Специалисты из Северо-Западного университета (Northwestern University) впервые напечатали искусственные нейроны, которые не только копируют работу живых клеток мозга, но и способны напрямую с ними обмениваться сигналами. Устройство генерирует электрические импульсы, по форме и временным параметрам полностью совпадающие с биологическими. Это открывает путь к созданию интерфейса «человек—компьютер» и нейроморфных вычислителей, имитирующих функции мозга.
Источник изображения: Northwestern University
Ключевым элементом новой технологии стали чернила из наночешуек дисульфида молибдена и графена. С их помощью на гибкую полимерную основу методом струйного напыления наносился узор, после чего подложку обрабатывали током для частичного разложения. Главный секрет заключался в том, чтобы сохранить часть связующего полимерного материала. В результате формировались тонкие проводящие дорожки — филаменты, или нити. Таким образом, напечатанные элементы могли напрямую влиять на форму и силу тока, проходящего через них, что поразительно точно соответствовало спектру сигналов нейронной активности: от одиночных всплесков до пакетных серий импульсов.
Экспериментально было подтверждено, что активность искусственных нервных сигналов совпадает с природной: когда напечатанные нейроны соединили со срезами тканей мозжечка мыши, живые клетки восприняли их как свои собственные и активировали нейронные цепи. Это стало первым доказательством того, что напечатанные нейроны способны генерировать сигналы правильной формы в верном временном диапазоне, не будучи ни слишком медленными, как прежние органические аналоги, ни слишком быстрыми, как электронные.
Данная разработка открывает дорогу к созданию интерфейсов «мозг—компьютер» нового поколения, нейропротезов для восстановления слуха, зрения и двигательных функций, а также может решить проблему высокого энергопотребления искусственного интеллекта. Если нейроморфные вычисления смогут достичь энергоэффективности мозга, которая, по словам авторов, в сто тысяч раз превосходит этот показатель у классических компьютеров, то в будущем данная технология позволит создавать вычислительные системы, требующие для работы гораздо меньше ресурсов.
