Несмотря на то, что компьютеры и человеческий мозг выполняют некоторые схожие функции, такие как обработка и организация информации, их внутреннее устройство существенно отличается. Компьютеры не построены по образцу мозга, но что если их можно было бы создать по этому принципу?
Идея создания «мозгоподобных» компьютеров существует уже давно, но недавно ученые сделали важный шаг на пути к ее реализации.
Центральная нервная система в основном состоит из нейронов, или нервных клеток, которые передают сигналы друг другу через синапсы — соединения между нейронами, где происходит как передача, так и обработка информации. Синапсы выполняют эту функцию с помощью ионов — электрически заряженных атомов или молекул, растворенных в воде.
Ученым удалось создать искусственный синапс, работающий на основе воды и солей. Ключевую роль в этом играет устройство толщиной всего в две бумажные страницы, называемое ионтронным мемристором.
Несмотря на сложное название, форма и поведение этого устройства довольно простые. Оно имеет коническую форму и наполнено раствором воды и солей. При получении электрического импульса ионы в воде перемещаются, изменяя концентрацию соли. Это похоже на то, как работает настоящий синапс в мозге.
«Хотя искусственные синапсы, способные обрабатывать сложную информацию на основе твердых материалов, уже существуют, мы впервые показываем, что это можно также совершить, используя воду и соль», — сказал ведущий автор Тим Камсма, аспирант Утрехтского университета. «По сути, мы воспроизводим поведение нейрона, используя систему, которая использует ту же среду, что и мозг».
Ионтронный мемристор был разработан южнокорейскими учеными, и случайная встреча с Камсма привела к их сотрудничеству. Вместе они увидели возможность использования этого устройства в качестве вычислительного синапса. Это, конечно, еще не работающий компьютер, но он показывает, что может быть возможным создание компьютерного устройства, которое не только имеет синапсы, а синапсы, ведущие себя так же, как наши собственные.
«Это представляет собой решающий шаг вперед к компьютерам, способным не только имитировать модели коммуникации человеческого мозга, но и использовать ту же среду», — добавил Камсма. «Возможно, в конечном итоге это проложит путь к вычислительным системам, которые более точно воспроизводят выдающиеся возможности человеческого мозга».
Хотя разработка полноценного «мозгоподобного» компьютера еще впереди, этот искусственный синапс демонстрирует, что копирование биологических структур мозга становится все более реальным. Такие компьютеры смогут не только имитировать некоторые функции человеческого мозга, но и работать на основе той же среды — раствора воды и солей. Это амбициозная цель, но ученые сделали большой шаг к ее достижению.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Читайте также: Мозг не просто компьютер, а целая экосистема
