يطور الباحثون الكترونيات جديدة تحاكي عمل الدماع البشري وتتعلم بشكل فعال
نجح فريق من الباحثين في جامعة ماساتشوستس أمهيرست في استخدام الأسلاك النانوية البروتينية ، التي تتميز بقدرتها على توصيل الكهرباء ، في تطوير مقاومة الذاكرة العصبية ، وعملت المقاومة بكفاءة عالية باستخدام مستوى منخفض جدًا من الطاقة يشبه الإرسال من الإشارات بين الخلايا العصبية في الدماغ ، ونشر الباحثون نتائجهم في مجلة Nature Communications.
وقال تياندا فو ، المؤلف الرئيسي لـ: إن أجهزة الكمبيوتر التقليدية تستخدم مستوى عال من الطاقة يزيد عن فولت بينما يقوم الدماغ بإرسال إشارات بين الخلايا العصبية باستخدام مستوى منخفض من الطاقة يبلغ حوالي 80 ملي فولت ، وهذا يمثل أهم العقبات التي تواجه الحوسبة. الدراسة وأستاذ هندسة الكهرباء والحاسوب ..
وأضاف فو أنه يمكن التغلب على هذه العقبة باستخدام الأسلاك النانوية للبروتين التي استخرجها ديريك لوفلي ، عالم الأحياء الدقيقة بجامعة ماساتشوستس أمهيرست والمؤلف المشارك للدراسة ، من بكتيريا تسمى Geobacter.
يجري لوفيل حاليًا تجارب على ذاكرة الذكور باستخدام الجسيمات النانوية ، ونجح في تقليل مستوى الطاقة اللازمة لنقل الإشارات إلى المستوى الذي تستخدمه الخلايا العصبية في الدماغ ، وقال لوفلي إن هذا إنجاز كبير لأن تطوير جهاز يستخدم كانت الطاقة المنخفضة التي تساوي الدماغ صعبة للغاية ، لكنها دليل واضح على القدرات الكبيرة للحوسبة العصبية.
وأضاف لوفيل أن الجسيمات النانوية التي تم الحصول عليها من بكتيريا Geobacter لها مزايا فائقة على جزيئات السيليكون النانوية الباهظة الثمن ، التي يتطلب إنتاجها مواد كيميائية سامة وكميات كبيرة من الطاقة. جزيئات البروتين النانوية مستقرة للغاية في الماء وسوائل الجسم ، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في التطبيقات الطبية والبيولوجية ..
وذكر الباحثون أن قطر الجهاز الذي طوره هو 1٪ من قطر شعر الإنسان ، وقد أدى وظيفة مشابهة للتعلم أو إنشاء روابط جديدة بين الخلايا العصبية في الدماغ بشكل فعال للغاية ، وأضافوا أن الجهاز الجديد يتفوق على أجهزة الكمبيوتر التقليدية ، حيث يمكنه التعلم دون الحاجة إلى البرامج.
استمر تطوير الجهاز الجديد لمدة عامين تقريبًا ، وعلى الرغم من أن نتائج التجربة الأولى لم تكن مثيرة للإعجاب ، إلا أنها كانت مرضية ، واستمر الباحثون في العمل حتى وصلوا إلى النتيجة الحالية ، والتي تمثل إنجازًا كبيرًا.
يخطط الفريق حاليًا لإكمال البحث لمعرفة المزيد عن كيمياء البروتينات النانوية وآلية عملها ، وهناك العديد من التطبيقات الممكنة للجهاز الجديد ، بما في ذلك استخدامه في مراقبة ضربات القلب.
