#memrystor — Public Fediverse posts

Chip pamięci rodem z piekieł. Przetrwa na Wenus i we wnętrzu wulkanu

Eksploracja najmniej przyjaznych miejsc we wszechświecie wymaga elektroniki, która nie ulegnie stopieniu po kilku minutach pracy.

Standardowe układy scalone to urządzenia niezwykle wrażliwe na najmniejsze wahania temperatur. Międzynarodowy zespół badaczy stworzył jednak układ, który bez problemu przetwarza dane w temperaturze 700 stopni Celsjusza.

Standardowe układy krzemowe, z których korzystamy na co dzień w naszych smartfonach czy laptopach, kapitulują już przy temperaturach, które dla domowego piekarnika są normą. W ekstremalnych warunkach ich misterne, wewnętrzne warstwy zaczynają się nagrzewać, topić i sklejać ze sobą. Prowadzi to do błyskawicznego zwarcia. Rozwiązaniem tego problemu okazał się nowy wynalazek – memrystor zdolny do pracy w warunkach, w których dosłownie topi się aluminium.

Międzynarodowy wysiłek i atomowy przełom

Opublikowana w prestiżowym czasopiśmie „Science” praca to owoc imponującej, międzynarodowej współpracy. Głównym autorem badania, który fizycznie zbudował ten niezwykły układ, jest Jian Zhao z University of Southern California (USC). W projekcie brali udział eksperci z wielu dziedzin, a pomiary i charakteryzacja materiałów to zasługa zespołu doktora Sabyasachiego Ganguliego z Air Force Research Laboratory (AFRL). Za analizy teoretyczne odpowiadała grupa z USC (między innymi Rajiv K. Kalia, Aiichiro Nakano, Priya Vashishta) oraz naukowcy z japońskiego Uniwersytetu Kumamoto (Fuyuki Shimojo). Całość prac koordynował z ramienia USC profesor J. Joshua Yang, a inżynierowie (w tym Qiangfei Xia, Miao Hu, Ning Ge) już powołali do życia startup TetraMem, by docelowo skomercjalizować tę technologię.

Trzy warstwy i niezwykła fizyka

Sekretem niesamowitej wytrzymałości jest unikalna, potrójna budowa nowego memrystora (urządzenia będącego hybrydą przechowującej informacje pamięci oraz procesora). Zamiast polegać na tradycyjnych strukturach, badacze sformowali mikroskopijną warstwową strukturę z ekstremalnych materiałów:

• Góra: wolfram – metal charakteryzujący się najwyższą temperaturą topnienia ze wszystkich znanych nam pierwiastków (zaczyna topić się dopiero przy ponad 3400°C).
• Środek: tlenek hafnu – materiał ceramiczny pełniący rolę solidnego izolatora.
• Dół: grafen – siatka atomów węgla o grubości zaledwie jednej warstwy.

Istotna dla sukcesu układu okazała się fizyka powierzchni. W tradycyjnych elementach ekstremalne ciepło sprawia, że materiały zaczynają płynąć i się przenikać. Tymczasem grafen i wolfram na poziomie atomowym po prostu się „nie lubią”. Odpychają się od siebie niczym woda i olej, a ta naturalna właściwość fizycznie blokuje możliwość powstania zwarcia, nawet gdy ciepło przekracza granice wytrzymałości aparatury testowej.

Od wulkanów po kosmos

Testowany w laboratorium prototyp pracował bez chwili wytchnienia przez pięćdziesiąt godzin. W tym czasie przetworzył ponad miliard operacji przy napięciu zaledwie 1,5 wolta, tkwiąc w piecu rozgrzanym do 700°C – bo wyższej temperatury nie potrafiła wygenerować sama aparatura badawcza zespołu.

Zastosowanie takiej technologii otwiera przed nami zupełnie nowe horyzonty. Twórcy wierzą, że po ustandaryzowaniu produkcji ich urządzenia staną się sercem zaawansowanych sond. Sprzęt ten wreszcie będzie w stanie przetrwać w gęstej, toksycznej i morderczo gorącej atmosferze Wenus. Rewolucyjne chipy mogą także usprawnić systemy monitorujące wnętrza reaktorów jądrowych oraz ułatwić zarządzanie narzędziami używanymi podczas najgłębszych, geotermalnych odwiertów w głąb naszej własnej planety.

Ten chip Wi-Fi przetrwa wewnątrz reaktora jądrowego. Przełomowa inżynieria z Japonii

Chip pamięci rodem z piekieł. Przetrwa na Wenus i we wnętrzu wulkanu

Eksploracja najmniej przyjaznych miejsc we wszechświecie wymaga elektroniki, która nie ulegnie stopieniu po kilku minutach pracy.

Standardowe układy scalone to urządzenia niezwykle wrażliwe na najmniejsze wahania temperatur. Międzynarodowy zespół badaczy stworzył jednak układ, który bez problemu przetwarza dane w temperaturze 700 stopni Celsjusza.

Standardowe układy krzemowe, z których korzystamy na co dzień w naszych smartfonach czy laptopach, kapitulują już przy temperaturach, które dla domowego piekarnika są normą. W ekstremalnych warunkach ich misterne, wewnętrzne warstwy zaczynają się nagrzewać, topić i sklejać ze sobą. Prowadzi to do błyskawicznego zwarcia. Rozwiązaniem tego problemu okazał się nowy wynalazek – memrystor zdolny do pracy w warunkach, w których dosłownie topi się aluminium.

Międzynarodowy wysiłek i atomowy przełom

Opublikowana w prestiżowym czasopiśmie „Science” praca to owoc imponującej, międzynarodowej współpracy. Głównym autorem badania, który fizycznie zbudował ten niezwykły układ, jest Jian Zhao z University of Southern California (USC). W projekcie brali udział eksperci z wielu dziedzin, a pomiary i charakteryzacja materiałów to zasługa zespołu doktora Sabyasachiego Ganguliego z Air Force Research Laboratory (AFRL). Za analizy teoretyczne odpowiadała grupa z USC (między innymi Rajiv K. Kalia, Aiichiro Nakano, Priya Vashishta) oraz naukowcy z japońskiego Uniwersytetu Kumamoto (Fuyuki Shimojo). Całość prac koordynował z ramienia USC profesor J. Joshua Yang, a inżynierowie (w tym Qiangfei Xia, Miao Hu, Ning Ge) już powołali do życia startup TetraMem, by docelowo skomercjalizować tę technologię.

Trzy warstwy i niezwykła fizyka

Sekretem niesamowitej wytrzymałości jest unikalna, potrójna budowa nowego memrystora (urządzenia będącego hybrydą przechowującej informacje pamięci oraz procesora). Zamiast polegać na tradycyjnych strukturach, badacze sformowali mikroskopijną warstwową strukturę z ekstremalnych materiałów:

• Góra: wolfram – metal charakteryzujący się najwyższą temperaturą topnienia ze wszystkich znanych nam pierwiastków (zaczyna topić się dopiero przy ponad 3400°C).
• Środek: tlenek hafnu – materiał ceramiczny pełniący rolę solidnego izolatora.
• Dół: grafen – siatka atomów węgla o grubości zaledwie jednej warstwy.

Istotna dla sukcesu układu okazała się fizyka powierzchni. W tradycyjnych elementach ekstremalne ciepło sprawia, że materiały zaczynają płynąć i się przenikać. Tymczasem grafen i wolfram na poziomie atomowym po prostu się „nie lubią”. Odpychają się od siebie niczym woda i olej, a ta naturalna właściwość fizycznie blokuje możliwość powstania zwarcia, nawet gdy ciepło przekracza granice wytrzymałości aparatury testowej.

Od wulkanów po kosmos

Testowany w laboratorium prototyp pracował bez chwili wytchnienia przez pięćdziesiąt godzin. W tym czasie przetworzył ponad miliard operacji przy napięciu zaledwie 1,5 wolta, tkwiąc w piecu rozgrzanym do 700°C – bo wyższej temperatury nie potrafiła wygenerować sama aparatura badawcza zespołu.

Zastosowanie takiej technologii otwiera przed nami zupełnie nowe horyzonty. Twórcy wierzą, że po ustandaryzowaniu produkcji ich urządzenia staną się sercem zaawansowanych sond. Sprzęt ten wreszcie będzie w stanie przetrwać w gęstej, toksycznej i morderczo gorącej atmosferze Wenus. Rewolucyjne chipy mogą także usprawnić systemy monitorujące wnętrza reaktorów jądrowych oraz ułatwić zarządzanie narzędziami używanymi podczas najgłębszych, geotermalnych odwiertów w głąb naszej własnej planety.

Ten chip Wi-Fi przetrwa wewnątrz reaktora jądrowego. Przełomowa inżynieria z Japonii

Chip pamięci rodem z piekieł. Przetrwa na Wenus i we wnętrzu wulkanu

Eksploracja najmniej przyjaznych miejsc we wszechświecie wymaga elektroniki, która nie ulegnie stopieniu po kilku minutach pracy.

Standardowe układy scalone to urządzenia niezwykle wrażliwe na najmniejsze wahania temperatur. Międzynarodowy zespół badaczy stworzył jednak układ, który bez problemu przetwarza dane w temperaturze 700 stopni Celsjusza.

Standardowe układy krzemowe, z których korzystamy na co dzień w naszych smartfonach czy laptopach, kapitulują już przy temperaturach, które dla domowego piekarnika są normą. W ekstremalnych warunkach ich misterne, wewnętrzne warstwy zaczynają się nagrzewać, topić i sklejać ze sobą. Prowadzi to do błyskawicznego zwarcia. Rozwiązaniem tego problemu okazał się nowy wynalazek – memrystor zdolny do pracy w warunkach, w których dosłownie topi się aluminium.

Międzynarodowy wysiłek i atomowy przełom

Opublikowana w prestiżowym czasopiśmie „Science” praca to owoc imponującej, międzynarodowej współpracy. Głównym autorem badania, który fizycznie zbudował ten niezwykły układ, jest Jian Zhao z University of Southern California (USC). W projekcie brali udział eksperci z wielu dziedzin, a pomiary i charakteryzacja materiałów to zasługa zespołu doktora Sabyasachiego Ganguliego z Air Force Research Laboratory (AFRL). Za analizy teoretyczne odpowiadała grupa z USC (między innymi Rajiv K. Kalia, Aiichiro Nakano, Priya Vashishta) oraz naukowcy z japońskiego Uniwersytetu Kumamoto (Fuyuki Shimojo). Całość prac koordynował z ramienia USC profesor J. Joshua Yang, a inżynierowie (w tym Qiangfei Xia, Miao Hu, Ning Ge) już powołali do życia startup TetraMem, by docelowo skomercjalizować tę technologię.

Trzy warstwy i niezwykła fizyka

Sekretem niesamowitej wytrzymałości jest unikalna, potrójna budowa nowego memrystora (urządzenia będącego hybrydą przechowującej informacje pamięci oraz procesora). Zamiast polegać na tradycyjnych strukturach, badacze sformowali mikroskopijną warstwową strukturę z ekstremalnych materiałów:

• Góra: wolfram – metal charakteryzujący się najwyższą temperaturą topnienia ze wszystkich znanych nam pierwiastków (zaczyna topić się dopiero przy ponad 3400°C).
• Środek: tlenek hafnu – materiał ceramiczny pełniący rolę solidnego izolatora.
• Dół: grafen – siatka atomów węgla o grubości zaledwie jednej warstwy.

Istotna dla sukcesu układu okazała się fizyka powierzchni. W tradycyjnych elementach ekstremalne ciepło sprawia, że materiały zaczynają płynąć i się przenikać. Tymczasem grafen i wolfram na poziomie atomowym po prostu się „nie lubią”. Odpychają się od siebie niczym woda i olej, a ta naturalna właściwość fizycznie blokuje możliwość powstania zwarcia, nawet gdy ciepło przekracza granice wytrzymałości aparatury testowej.

Od wulkanów po kosmos

Testowany w laboratorium prototyp pracował bez chwili wytchnienia przez pięćdziesiąt godzin. W tym czasie przetworzył ponad miliard operacji przy napięciu zaledwie 1,5 wolta, tkwiąc w piecu rozgrzanym do 700°C – bo wyższej temperatury nie potrafiła wygenerować sama aparatura badawcza zespołu.

Zastosowanie takiej technologii otwiera przed nami zupełnie nowe horyzonty. Twórcy wierzą, że po ustandaryzowaniu produkcji ich urządzenia staną się sercem zaawansowanych sond. Sprzęt ten wreszcie będzie w stanie przetrwać w gęstej, toksycznej i morderczo gorącej atmosferze Wenus. Rewolucyjne chipy mogą także usprawnić systemy monitorujące wnętrza reaktorów jądrowych oraz ułatwić zarządzanie narzędziami używanymi podczas najgłębszych, geotermalnych odwiertów w głąb naszej własnej planety.

Ten chip Wi-Fi przetrwa wewnątrz reaktora jądrowego. Przełomowa inżynieria z Japonii

Chip pamięci rodem z piekieł. Przetrwa na Wenus i we wnętrzu wulkanu

Eksploracja najmniej przyjaznych miejsc we wszechświecie wymaga elektroniki, która nie ulegnie stopieniu po kilku minutach pracy.

Standardowe układy scalone to urządzenia niezwykle wrażliwe na najmniejsze wahania temperatur. Międzynarodowy zespół badaczy stworzył jednak układ, który bez problemu przetwarza dane w temperaturze 700 stopni Celsjusza.

Standardowe układy krzemowe, z których korzystamy na co dzień w naszych smartfonach czy laptopach, kapitulują już przy temperaturach, które dla domowego piekarnika są normą. W ekstremalnych warunkach ich misterne, wewnętrzne warstwy zaczynają się nagrzewać, topić i sklejać ze sobą. Prowadzi to do błyskawicznego zwarcia. Rozwiązaniem tego problemu okazał się nowy wynalazek – memrystor zdolny do pracy w warunkach, w których dosłownie topi się aluminium.

Międzynarodowy wysiłek i atomowy przełom

Opublikowana w prestiżowym czasopiśmie „Science” praca to owoc imponującej, międzynarodowej współpracy. Głównym autorem badania, który fizycznie zbudował ten niezwykły układ, jest Jian Zhao z University of Southern California (USC). W projekcie brali udział eksperci z wielu dziedzin, a pomiary i charakteryzacja materiałów to zasługa zespołu doktora Sabyasachiego Ganguliego z Air Force Research Laboratory (AFRL). Za analizy teoretyczne odpowiadała grupa z USC (między innymi Rajiv K. Kalia, Aiichiro Nakano, Priya Vashishta) oraz naukowcy z japońskiego Uniwersytetu Kumamoto (Fuyuki Shimojo). Całość prac koordynował z ramienia USC profesor J. Joshua Yang, a inżynierowie (w tym Qiangfei Xia, Miao Hu, Ning Ge) już powołali do życia startup TetraMem, by docelowo skomercjalizować tę technologię.

Trzy warstwy i niezwykła fizyka

Sekretem niesamowitej wytrzymałości jest unikalna, potrójna budowa nowego memrystora (urządzenia będącego hybrydą przechowującej informacje pamięci oraz procesora). Zamiast polegać na tradycyjnych strukturach, badacze sformowali mikroskopijną warstwową strukturę z ekstremalnych materiałów:

• Góra: wolfram – metal charakteryzujący się najwyższą temperaturą topnienia ze wszystkich znanych nam pierwiastków (zaczyna topić się dopiero przy ponad 3400°C).
• Środek: tlenek hafnu – materiał ceramiczny pełniący rolę solidnego izolatora.
• Dół: grafen – siatka atomów węgla o grubości zaledwie jednej warstwy.

Istotna dla sukcesu układu okazała się fizyka powierzchni. W tradycyjnych elementach ekstremalne ciepło sprawia, że materiały zaczynają płynąć i się przenikać. Tymczasem grafen i wolfram na poziomie atomowym po prostu się „nie lubią”. Odpychają się od siebie niczym woda i olej, a ta naturalna właściwość fizycznie blokuje możliwość powstania zwarcia, nawet gdy ciepło przekracza granice wytrzymałości aparatury testowej.

Od wulkanów po kosmos

Testowany w laboratorium prototyp pracował bez chwili wytchnienia przez pięćdziesiąt godzin. W tym czasie przetworzył ponad miliard operacji przy napięciu zaledwie 1,5 wolta, tkwiąc w piecu rozgrzanym do 700°C – bo wyższej temperatury nie potrafiła wygenerować sama aparatura badawcza zespołu.

Zastosowanie takiej technologii otwiera przed nami zupełnie nowe horyzonty. Twórcy wierzą, że po ustandaryzowaniu produkcji ich urządzenia staną się sercem zaawansowanych sond. Sprzęt ten wreszcie będzie w stanie przetrwać w gęstej, toksycznej i morderczo gorącej atmosferze Wenus. Rewolucyjne chipy mogą także usprawnić systemy monitorujące wnętrza reaktorów jądrowych oraz ułatwić zarządzanie narzędziami używanymi podczas najgłębszych, geotermalnych odwiertów w głąb naszej własnej planety.

Ten chip Wi-Fi przetrwa wewnątrz reaktora jądrowego. Przełomowa inżynieria z Japonii

Chip pamięci rodem z piekieł. Przetrwa na Wenus i we wnętrzu wulkanu

Eksploracja najmniej przyjaznych miejsc we wszechświecie wymaga elektroniki, która nie ulegnie stopieniu po kilku minutach pracy.

Standardowe układy scalone to urządzenia niezwykle wrażliwe na najmniejsze wahania temperatur. Międzynarodowy zespół badaczy stworzył jednak układ, który bez problemu przetwarza dane w temperaturze 700 stopni Celsjusza.

Standardowe układy krzemowe, z których korzystamy na co dzień w naszych smartfonach czy laptopach, kapitulują już przy temperaturach, które dla domowego piekarnika są normą. W ekstremalnych warunkach ich misterne, wewnętrzne warstwy zaczynają się nagrzewać, topić i sklejać ze sobą. Prowadzi to do błyskawicznego zwarcia. Rozwiązaniem tego problemu okazał się nowy wynalazek – memrystor zdolny do pracy w warunkach, w których dosłownie topi się aluminium.

Międzynarodowy wysiłek i atomowy przełom

Opublikowana w prestiżowym czasopiśmie „Science” praca to owoc imponującej, międzynarodowej współpracy. Głównym autorem badania, który fizycznie zbudował ten niezwykły układ, jest Jian Zhao z University of Southern California (USC). W projekcie brali udział eksperci z wielu dziedzin, a pomiary i charakteryzacja materiałów to zasługa zespołu doktora Sabyasachiego Ganguliego z Air Force Research Laboratory (AFRL). Za analizy teoretyczne odpowiadała grupa z USC (między innymi Rajiv K. Kalia, Aiichiro Nakano, Priya Vashishta) oraz naukowcy z japońskiego Uniwersytetu Kumamoto (Fuyuki Shimojo). Całość prac koordynował z ramienia USC profesor J. Joshua Yang, a inżynierowie (w tym Qiangfei Xia, Miao Hu, Ning Ge) już powołali do życia startup TetraMem, by docelowo skomercjalizować tę technologię.

Trzy warstwy i niezwykła fizyka

Sekretem niesamowitej wytrzymałości jest unikalna, potrójna budowa nowego memrystora (urządzenia będącego hybrydą przechowującej informacje pamięci oraz procesora). Zamiast polegać na tradycyjnych strukturach, badacze sformowali mikroskopijną warstwową strukturę z ekstremalnych materiałów:

• Góra: wolfram – metal charakteryzujący się najwyższą temperaturą topnienia ze wszystkich znanych nam pierwiastków (zaczyna topić się dopiero przy ponad 3400°C).
• Środek: tlenek hafnu – materiał ceramiczny pełniący rolę solidnego izolatora.
• Dół: grafen – siatka atomów węgla o grubości zaledwie jednej warstwy.

Istotna dla sukcesu układu okazała się fizyka powierzchni. W tradycyjnych elementach ekstremalne ciepło sprawia, że materiały zaczynają płynąć i się przenikać. Tymczasem grafen i wolfram na poziomie atomowym po prostu się „nie lubią”. Odpychają się od siebie niczym woda i olej, a ta naturalna właściwość fizycznie blokuje możliwość powstania zwarcia, nawet gdy ciepło przekracza granice wytrzymałości aparatury testowej.

Od wulkanów po kosmos

Testowany w laboratorium prototyp pracował bez chwili wytchnienia przez pięćdziesiąt godzin. W tym czasie przetworzył ponad miliard operacji przy napięciu zaledwie 1,5 wolta, tkwiąc w piecu rozgrzanym do 700°C – bo wyższej temperatury nie potrafiła wygenerować sama aparatura badawcza zespołu.

Zastosowanie takiej technologii otwiera przed nami zupełnie nowe horyzonty. Twórcy wierzą, że po ustandaryzowaniu produkcji ich urządzenia staną się sercem zaawansowanych sond. Sprzęt ten wreszcie będzie w stanie przetrwać w gęstej, toksycznej i morderczo gorącej atmosferze Wenus. Rewolucyjne chipy mogą także usprawnić systemy monitorujące wnętrza reaktorów jądrowych oraz ułatwić zarządzanie narzędziami używanymi podczas najgłębszych, geotermalnych odwiertów w głąb naszej własnej planety.

Ten chip Wi-Fi przetrwa wewnątrz reaktora jądrowego. Przełomowa inżynieria z Japonii

Przełom w bioelektronice. Naukowcy stworzyli sztuczny neuron, który działa jak prawdziwy

Naukowcy z University of Massachusetts (UMass) Amherst stworzyli sztuczny neuron, który z niespotykaną dotąd dokładnością naśladuje swój biologiczny odpowiednik.

Urządzenie nie tylko reaguje na sygnały elektryczne i chemiczne, ale dorównuje prawdziwym neuronom pod względem rozmiaru, zużycia energii i siły sygnału. Odkrycie, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications”, może zrewolucjonizować medycynę i sposób, w jaki technologia integruje się z biologią.

Tym, co wyróżnia nowe urządzenie, jest jego niezwykła energooszczędność, która była dotąd największym wyzwaniem w tej dziedzinie. „Poprzednie wersje sztucznych neuronów zużywały 100 razy więcej mocy niż ten, który stworzyliśmy” – powiedział dr Jun Yao, współautor badania. Nowy neuron działa przy napięciu zaledwie 0,1 wolta, co jest wartością porównywalną z komórkami nerwowymi w ludzkim ciele. Dla porównania, uruchomienie dużych modeli językowych, takich jak ChatGPT, wymaga ogromnych ilości energii elektrycznej.

Sercem sztucznego neuronu jest zaawansowany memrystor (rezystor z pamięcią) zbudowany z białkowych nanoprzewodów produkowanych przez mikrob Geobacter sulfurreducens. Ten biologiczny materiał pozwolił drastycznie obniżyć napięcie potrzebne do działania urządzenia. Naukowcy zintegrowali go z prostym obwodem, aby odtworzyć wszystkie fazy aktywności neuronu: od powolnego gromadzenia ładunku, przez gwałtowny impuls, aż po powrót do stanu spoczynku. Co więcej, wyposażyli go w czujniki chemiczne zdolne do wykrywania jonów i neuroprzekaźników, takich jak dopamina, co pozwala mu reagować na zmiany w otoczeniu.

Aby udowodnić skuteczność swojego wynalazku, badacze przeprowadzili przełomowy eksperyment. Połączyli sztuczny neuron z żywymi, bijącymi komórkami ludzkiego serca (kardiomiocytami). Urządzenie było w stanie w czasie rzeczywistym odczytywać sygnały biologiczne i wykrywać zmiany w aktywności komórek po podaniu im leku – noradrenaliny. To kluczowy krok w kierunku bezpośredniej integracji zaawansowanej elektroniki z żywą tkanką, bez potrzeby stosowania energochłonnych wzmacniaczy sygnału.

Chociaż jest to wczesny prototyp testowany w warunkach laboratoryjnych, odkrycie otwiera drzwi do rewolucyjnych zastosowań. W przyszłości takie neurony mogą pomóc w naprawie uszkodzonych obwodów nerwowych w mózgu, udoskonalić interfejsy mózg-maszyna (BMI) czy służyć jako ultra-czułe biosensory monitorujące stan zdrowia komórek. Ich niska energochłonność może również stać się podstawą do budowy znacznie wydajniejszych komputerów inspirowanych działaniem ludzkiego mózgu.

Sztuczna inteligencja uczy się, gdy ty śpisz

#bioelektronika #biosensor #interfejsMózgMaszyna #komórkaNerwowa #medycyna #memrystor #Nauka #neuromodulacja #news #sztucznyNeuron #technologia

Przełom w bioelektronice. Naukowcy stworzyli sztuczny neuron, który działa jak prawdziwy

Naukowcy z University of Massachusetts (UMass) Amherst stworzyli sztuczny neuron, który z niespotykaną dotąd dokładnością naśladuje swój biologiczny odpowiednik.

Urządzenie nie tylko reaguje na sygnały elektryczne i chemiczne, ale dorównuje prawdziwym neuronom pod względem rozmiaru, zużycia energii i siły sygnału. Odkrycie, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications”, może zrewolucjonizować medycynę i sposób, w jaki technologia integruje się z biologią.

Tym, co wyróżnia nowe urządzenie, jest jego niezwykła energooszczędność, która była dotąd największym wyzwaniem w tej dziedzinie. „Poprzednie wersje sztucznych neuronów zużywały 100 razy więcej mocy niż ten, który stworzyliśmy” – powiedział dr Jun Yao, współautor badania. Nowy neuron działa przy napięciu zaledwie 0,1 wolta, co jest wartością porównywalną z komórkami nerwowymi w ludzkim ciele. Dla porównania, uruchomienie dużych modeli językowych, takich jak ChatGPT, wymaga ogromnych ilości energii elektrycznej.

Sercem sztucznego neuronu jest zaawansowany memrystor (rezystor z pamięcią) zbudowany z białkowych nanoprzewodów produkowanych przez mikrob Geobacter sulfurreducens. Ten biologiczny materiał pozwolił drastycznie obniżyć napięcie potrzebne do działania urządzenia. Naukowcy zintegrowali go z prostym obwodem, aby odtworzyć wszystkie fazy aktywności neuronu: od powolnego gromadzenia ładunku, przez gwałtowny impuls, aż po powrót do stanu spoczynku. Co więcej, wyposażyli go w czujniki chemiczne zdolne do wykrywania jonów i neuroprzekaźników, takich jak dopamina, co pozwala mu reagować na zmiany w otoczeniu.

Aby udowodnić skuteczność swojego wynalazku, badacze przeprowadzili przełomowy eksperyment. Połączyli sztuczny neuron z żywymi, bijącymi komórkami ludzkiego serca (kardiomiocytami). Urządzenie było w stanie w czasie rzeczywistym odczytywać sygnały biologiczne i wykrywać zmiany w aktywności komórek po podaniu im leku – noradrenaliny. To kluczowy krok w kierunku bezpośredniej integracji zaawansowanej elektroniki z żywą tkanką, bez potrzeby stosowania energochłonnych wzmacniaczy sygnału.

Chociaż jest to wczesny prototyp testowany w warunkach laboratoryjnych, odkrycie otwiera drzwi do rewolucyjnych zastosowań. W przyszłości takie neurony mogą pomóc w naprawie uszkodzonych obwodów nerwowych w mózgu, udoskonalić interfejsy mózg-maszyna (BMI) czy służyć jako ultra-czułe biosensory monitorujące stan zdrowia komórek. Ich niska energochłonność może również stać się podstawą do budowy znacznie wydajniejszych komputerów inspirowanych działaniem ludzkiego mózgu.

Sztuczna inteligencja uczy się, gdy ty śpisz

#bioelektronika #biosensor #interfejsMózgMaszyna #komórkaNerwowa #medycyna #memrystor #Nauka #neuromodulacja #news #sztucznyNeuron #technologia

Przełom w bioelektronice. Naukowcy stworzyli sztuczny neuron, który działa jak prawdziwy

Naukowcy z University of Massachusetts (UMass) Amherst stworzyli sztuczny neuron, który z niespotykaną dotąd dokładnością naśladuje swój biologiczny odpowiednik.

Urządzenie nie tylko reaguje na sygnały elektryczne i chemiczne, ale dorównuje prawdziwym neuronom pod względem rozmiaru, zużycia energii i siły sygnału. Odkrycie, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications”, może zrewolucjonizować medycynę i sposób, w jaki technologia integruje się z biologią.

Tym, co wyróżnia nowe urządzenie, jest jego niezwykła energooszczędność, która była dotąd największym wyzwaniem w tej dziedzinie. „Poprzednie wersje sztucznych neuronów zużywały 100 razy więcej mocy niż ten, który stworzyliśmy” – powiedział dr Jun Yao, współautor badania. Nowy neuron działa przy napięciu zaledwie 0,1 wolta, co jest wartością porównywalną z komórkami nerwowymi w ludzkim ciele. Dla porównania, uruchomienie dużych modeli językowych, takich jak ChatGPT, wymaga ogromnych ilości energii elektrycznej.

Sercem sztucznego neuronu jest zaawansowany memrystor (rezystor z pamięcią) zbudowany z białkowych nanoprzewodów produkowanych przez mikrob Geobacter sulfurreducens. Ten biologiczny materiał pozwolił drastycznie obniżyć napięcie potrzebne do działania urządzenia. Naukowcy zintegrowali go z prostym obwodem, aby odtworzyć wszystkie fazy aktywności neuronu: od powolnego gromadzenia ładunku, przez gwałtowny impuls, aż po powrót do stanu spoczynku. Co więcej, wyposażyli go w czujniki chemiczne zdolne do wykrywania jonów i neuroprzekaźników, takich jak dopamina, co pozwala mu reagować na zmiany w otoczeniu.

Aby udowodnić skuteczność swojego wynalazku, badacze przeprowadzili przełomowy eksperyment. Połączyli sztuczny neuron z żywymi, bijącymi komórkami ludzkiego serca (kardiomiocytami). Urządzenie było w stanie w czasie rzeczywistym odczytywać sygnały biologiczne i wykrywać zmiany w aktywności komórek po podaniu im leku – noradrenaliny. To kluczowy krok w kierunku bezpośredniej integracji zaawansowanej elektroniki z żywą tkanką, bez potrzeby stosowania energochłonnych wzmacniaczy sygnału.

Chociaż jest to wczesny prototyp testowany w warunkach laboratoryjnych, odkrycie otwiera drzwi do rewolucyjnych zastosowań. W przyszłości takie neurony mogą pomóc w naprawie uszkodzonych obwodów nerwowych w mózgu, udoskonalić interfejsy mózg-maszyna (BMI) czy służyć jako ultra-czułe biosensory monitorujące stan zdrowia komórek. Ich niska energochłonność może również stać się podstawą do budowy znacznie wydajniejszych komputerów inspirowanych działaniem ludzkiego mózgu.

Sztuczna inteligencja uczy się, gdy ty śpisz

#bioelektronika #biosensor #interfejsMózgMaszyna #komórkaNerwowa #medycyna #memrystor #Nauka #neuromodulacja #news #sztucznyNeuron #technologia