Sie bauen einen biologischen Computer aus einer Mischung aus Wasser und Salz

Ein Team theoretischer Physiker der Universität Utrecht hat zusammen mit Experimentalphysikern der Sogang-Universität in Südkorea gezeigt, dass es möglich ist, ein dem menschlichen Gehirn ähnliches System aufzubauen, was einen wichtigen Fortschritt in der Forschung darstellt Iontronisches neuromorphes Computing. Diese künstliche Synapse wird mit Wasser und Salz betrieben und liefert den ersten Beweis dafür, dass ein System, das dasselbe Medium wie unser Gehirn nutzt, in der Lage ist, komplexe Informationen zu verarbeiten.

Das menschliche Gehirn nachahmen?

Unser Gehirn ist eine komplexe Maschine arbeitet sehr effizient Und um die außergewöhnlichen Fähigkeiten unseres menschlichen Gehirns nachzuahmen, versuchen Wissenschaftler, neue Computer zu entwickeln, um die Energieeffizienz aktueller Computer, seit unserem Gehirn, zu verbessern Sie benötigen lediglich Wasser und gelöste Salzpartikel, sogenannte Ionen. Die Synapsen des Gehirns, die Verbindungen zwischen Neuronen, an denen die transportierten Informationen übertragen und verarbeitet werden, tun dies mithilfe elektrisch geladener Ionen, Atome oder Moleküle, die in Wasser gelöst sind.

Computer sind nicht wie Gehirne aufgebaut; brauchen Hardwareaber könnten sie? Können Sie sich einen herkömmlichen Computer vorstellen, der nur mit Wasser und Salz funktioniert? Diese faszinierende Möglichkeit liegt im Herzen des aufstrebenden Gebiets des iontronischen neuromorphen Computings.

Iontronischer Memristor

Die neue Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften zeigt das auch es ist möglich eine künstliche Synapse erzeugen, die ebenfalls nur aus Wasser und Salzen besteht.

„Während es bereits künstliche Synapsen gibt, die in der Lage sind, komplexe Informationen auf der Basis fester Materialien zu verarbeiten, zeigen wir nun erstmals, dass dieses Kunststück auch mit Wasser und Salz erreicht werden kann“, erklärte Tim Kamsma, Doktorand an der Universität Utrecht und Hauptautor der Arbeit. “„Wir reproduzieren neuronales Verhalten effektiv mithilfe eines Systems, das dasselbe Medium wie das Gehirn verwendet.“

Ein iontronischer Computer?

Die Wissenschaft beschäftigt sich seit langem mit der Frage, wie man ein künstliches System aufbauen kann, das die Funktionalität des menschlichen Gehirns widerspiegelt. Das Gerät wird als iontronischer Memristor bezeichnet„merken“ Sie sich, wie viel elektrische Ladung hat es zuvor durchflossen und bringt uns der Entwicklung künstlicher Systeme näher, die in der Lage sind, die „Superkräfte“ des menschlichen Gehirns zu imitieren. Es handelt sich um eine kleine Synapse mit einer Größe von 150 Fuß 200 Mikrometer (Zum Vergleich: Eine menschliche Haarsträhne hat einen Durchmesser von 100 Mikrometern).

Wie funktioniert es? Das Gerät besteht aus einem kegelförmigen Mikrokanal, der mit einer Wasser-Salz-Lösung gefüllt ist. Wenn elektrische Impulse empfangen werden, wandern Ionen in der Flüssigkeit durch den Kanal, was zu Veränderungen der Ionenkonzentration führt. Abhängig von der Intensität (oder Dauer) des Impulses passt sich die Leitfähigkeit des Kanals an und spiegelt die Stärkung oder Schwächung der Verbindungen zwischen Neuronen wider. Die Veränderung in der Art und Weise, wie die Synapse Elektrizität leitet, kann gemessen und entschlüsselt werden, um zu verstehen, um welches Eingangssignal es sich handelt, was eine Art Erinnerung darstellt.

„Dies legt die Möglichkeit nahe, die Kanäle so anzupassen, dass sie Informationen unterschiedlich lange speichern und verarbeiten, ähnlich den synaptischen Mechanismen, die in unserem Gehirn beobachtet werden“, erklärt Kamsma.

Wir befinden uns im Anfangsstadium dieses Geräts und Iontronik als Wissenschaft im Fortschritt im Allgemeinen. Offensichtlich ist dies kein Computer, der wie ein Computer funktioniert, aber es zeigt, dass es möglich sein könnte, ein computerähnliches Gerät herzustellen, das nicht nur über Synapsen verfügt, sondern auch über Synapsen, die sich wie unseres verhalten. Schließlich senden Neuronen im menschlichen Gehirn auch elektrische Signale aus.

„Es stellt eine dar entscheidender Durchbruch hin zu Computern, die nicht nur die Kommunikationsmuster des menschlichen Gehirns nachahmen, sondern auch dasselbe Medium nutzen können. „Vielleicht ebnet dies letztendlich den Weg für Computersysteme, die die außergewöhnlichen Fähigkeiten des menschlichen Gehirns besser nachbilden“, schlussfolgert der Experte.

Das menschliche Gehirn ist das Inbegriff der Komplexität und Raffinesse der natürlichen Welt. Es koordiniert nicht nur die Grundfunktionen des Lebens, sondern ermöglicht uns auch, die Welt um uns herum zu interpretieren und mit ihr zu interagieren. Zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert, ist so, als würde man ein tiefes Geheimnis voller komplizierter Prozesse und dynamischer Interaktionen lüften. Und unser Denkorgan ist ein Organ von exquisite Architektur, unterteilt in mehrere Teile mit jeweils spezifischen Funktionen. Der größte Teil, das Gehirn, ist in zwei Hemisphären unterteilt und für die Integration sensorischer Informationen und die Koordination willkürlicher Bewegungen verantwortlich. Es ist der Sitz des Denkens, der Emotionen, des Lernens und des Gedächtnisses. Das unterhalb des Gehirns gelegene Kleinhirn hält das Gleichgewicht aufrecht und koordiniert komplexe Bewegungen. Der Hirnstamm, der das Gehirn mit dem Rückenmark verbindet, steuert überlebenswichtige Funktionen wie Atmung, Herzfrequenz und Blutdruck. Ist ein Wunder der Natur.

Verweise: