Gerçek Nöronlar Gibi Çalışan Yapay Nöronlar Üretildi
Massachusetts Amherst Üniversitesi mühendisleri, elektriksel aktivitesi doğal beyin hücrelerininkine çok benzeyen yapay bir nöron geliştirdiler. Bu geliştirme, elektrik üreten bakterilerden elde edilen protein nanotellerine dayanıyor.
Bu teknoloji, canlı sistemlerin enerji verimliliğine sahip bilgisayarların ve hatta biyolojik dokulara doğrudan bağlantıların önünü açabilir.
Geobacter sulfurreducens bakterileri, oksijensiz hayatta kalabilen, elektronlarını ortamdaki metallere ve diğer maddelere aktararak enerji üretebilen eşsiz mikroorganizmalardır. Bu bakteriler, elektronları dışarıya taşımak için protein nanotellerini kullanarak kelimenin tam anlamıyla elektrik “soluyarak” çalışırlar.
Doğal ortamda, jeokimyasal süreçlerde hayati bir rol oynarlar ve elektrik üretme yetenekleri, onları biyomühendislerin biyoyakıt hücreleri ve biyoelektronik cihazlar üretme hedefi haline getirmiştir.
İnsan beyni, muazzam miktarda bilgiyi işlerken dikkate değer ölçüde az enerji tüketir. Metin yazmak yalnızca yaklaşık 20 watt beyin gücü gerektirirken, aynı görev için büyük bir dil modeli bir megawatt’tan fazla enerji tüketebilir.
İnsan vücudu, tipik bir bilgisayar devresinden 100 kat daha yüksek bir elektrik verimliliğiyle çalışır. Beyindeki milyarlarca nöron, elektrik sinyallerini tüm vücuda iletir ve mühendisler uzun zamandır bu verimliliği yapay olarak taklit etmeye çalışmaktadır.
Asıl engel, voltajı biyolojik seviyelere düşürmekti. Yapay nöronların önceki versiyonları, yeni geliştirilen versiyona göre 10 kat daha fazla voltaj ve 100 kat daha fazla güç kullanıyordu. Bu nedenle verimsizlerdi ve güçlü elektrik sinyallerine duyarlı olan canlı nöronlarla doğrudan etkileşime giremiyorlardı.
Çalışmanın kıdemli yazarı Jun Yao, “Geliştirdiğimiz nöronlar, vücudumuzdaki nöronlara kabaca eşdeğer olan 0,1 voltta çalışıyor,” diyor . Çalışma Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Yapay nöron nasıl çalışır?
Yeni düşük voltajlı nöronun gizli bileşeni, elektrik üretme yeteneğine sahip Geobacter sulfurreducens bakterisinden sentezlenen bir protein nanotel. Yao’nun ekibi daha önce bu bakterileri bir dizi cihaz geliştirmek için kullanmıştı: kişisel elektronik cihazlara güç sağlayan terle çalışan bir biyofilm, hastalık teşhisi için bir “elektronik burun” ve kelimenin tam anlamıyla havadan elektrik üreten bir cihaz.
Bu yeni nöronların uygulama alanları, bilgisayarların yeni prensiplere dayalı olarak yeniden tasarlanmasından, vücudumuzla doğrudan iletişim kurabilen elektronik cihazlara kadar geniş bir yelpazede olabilir. Yao, “Çeşitli giyilebilir elektronik sensör sistemlerimiz var, ancak bunlar nispeten hantal ve verimsiz,” diyor.
Vücuttan bir sinyal algıladıklarında, bilgisayar analizi için bu sinyalin elektriksel olarak yükseltilmesi gerekiyor. Bu ara yükseltme adımı hem güç tüketimini hem de devre karmaşıklığını artırıyor, ancak düşük voltajlı nöronlara dayalı sensörler yükseltme ihtiyacını tamamen ortadan kaldırabilir.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Gerçek Nöronlar Gibi Çalışan Yapay Nöronlar Üretildi