Najnowsze badania zespołu z University of Massachusetts w Amherst, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications”, odsłaniają fascynujący postęp w tworzeniu sztucznych neuronów, które działają jak ich naturalne odpowiedniki. To przełomowe odkrycie otwiera drogę do budowy bardziej energooszczędnych komputerów naśladujących funkcjonowanie ludzkiego mózgu oraz zaawansowanych interfejsów mózg-komputer.
Sztuczne neurony działają przy napięciu zbliżonym do naturalnego
Dotychczas sztuczne neurony potrzebowały znacznie wyższego napięcia i zużywały setki razy więcej energii niż neurony naturalne, co ograniczało ich zastosowania, zwłaszcza w integracji z żywą tkanką. Tymczasem zespół Shuai Fu i Yun Yao z UMass Amherst stworzył neurony zasilane białkowymi nanodrutami bakteryjnymi, które operują przy napięciu zaledwie 0,1 V – identycznym jak naturalne neurony w mózgu.
Ludzki mózg działa z niesamowitą efektywnością: zużywa zaledwie około 20 W mocy – tyle co mała żarówka LED – i jest ponad 100 razy wydajniejszy od przeciętnych komputerów. Model językowy taki jak ChatGPT wymaga natomiast mocy liczonych w megawatach, co pokazuje jak bardzo sztuczne systemy są energochłonne w porównaniu z naturą.
Sztuczne neurony z UMass Amherst zbliżają nas do komputerów o mocy i wydajności właściwej organizmom biologicznym.
Unikalnym składnikiem nowej konstrukcji są nanodruty wytwarzane przez bakterię Geobacter sulfurreducens, które wykazują zdolność przewodzenia energii elektrycznej. To umożliwiło stworzenie neuronów nie tylko niskoenergetycznych, ale także kompatybilnych z biologicznym środowiskiem.
Praktyczne zastosowania – od bioelektroniki po interfejsy mózg-komputer
Odkrycie ma rewolucyjne konsekwencje:
- rozwój komputerów inspirowanych biologicznym mózgiem, o przełomowej energooszczędności;
- konstrukcję cienkich, noszonych czujników ciała, które nie wymagają dodatkowych wzmacniaczy sygnału, co znacznie zmniejsza zużycie energii i koszt systemów;
- efektywne interfejsy mózg-komputer, które pozwalają na bezpośrednią, dwukierunkową komunikację między neuronami naturalnymi i sztucznymi.
„Nasze neurony rejestrują zaledwie 0,1 wolta, co pozwala na bezproblemową komunikację z żywymi komórkami, radykalnie zwiększając efektywność energetyczną,” podkreśla doktorant Yun Yao.
„Mózg przetwarza ogromną ilość danych przy minimalnym zużyciu energii, co jest diametralnie różne od dzisiejszych modeli AI czy komputerów,” tłumaczy główny autor Shuai Fu.
CYNICZNYM OKIEM: W świecie, gdzie technologia pędzi, a rewolucyjne zmiany w neuronauce mogą odmienić życie milionów, wielu wciąż utknęło na poziomie prymitywnego progu. Tymczasem amerykańscy naukowcy z UMass ostro pchają granice, łącząc biologię i inżynierię w coś, co może w końcu przynieść prawdziwą rewolucję – komputer, który myśli i żyje, jak my.
Czy świat jest na to gotowy? A może kolejny krok to tylko kolejna cegła do cyfrowego getta?
Odkrycie sztucznych neuronów o parametrach zbliżonych do naturalnych to milowy krok ku energooszczędnym komputerom i zaawansowanym interfejsom mózg-komputer. Konstruowane z białkowych nanodrutów z bakterii, neurony te mogą zrewolucjonizować medycynę, technologię oraz przyszłość komunikacji człowiek-maszyna.
To kolejny dowód na to, że granice technologii nie są już wyznaczane przez elektronikę klasyczną, lecz przez subtelności życia i natury.
