Yapay Nöronlar Canlı Beyin Hücreleriyle Etkileşime Girmeyi Başardı
Mühendisler, canlı hücrelerden gelen sinyalleri taklit edebilen ve onlarla doğrudan etkileşime girebilen esnek yapay nöronlar geliştirdi. Cihaz, fare beyni dokusuna başarılı bir şekilde impulslar ileterek, gelişmiş nöroprotezlerin ve enerji verimli yapay zeka sistemlerinin oluşturulmasının önünü açtı.
Başarının sırrı, daha önce ortadan kaldırılmaya çalışılan bir “hata”da yatıyor. Elektronik mürekkep her zaman bir stabilizatör polimer içerir. Daha önce, akımla etkileşime girdiği düşünüldüğü için tamamen yakılıyordu.
Araştırmacılar, bu polimeri yalnızca kısmen ayrıştırmaya karar verdiler. Akım içinden geçtiğinde, içinde minik iplikler—filamentler—oluşur. Akım, bu dar kanallardan ani patlamalar halinde akar ve gerçek bir biyolojik nöronun deşarjına neredeyse özdeş, karakteristik bir “patlama” darbesi oluşturur.
Mühendisler, biyolojik yapıların şeklini kopyalamakla kalmayıp aynı zamanda karmaşık iletişim “dilini” de yeniden üreten elektronik cihazlar basmak için yenilikçi bir yöntem geliştirdiler.
Bu teknoloji, esnek bir polimer alt tabakaya uygulanan molibden disülfür ve grafen nanopartiküllerinden yapılmış özel bir mürekkep temeline dayanmaktadır.
Milyarlarca transistörün aynı işlevleri yerine getirdiği katı silikon çiplerin aksine, yeni yapay nöronlar dinamik davranış sergileyebiliyor. Bu yeni yapay nöronlar çeşitli elektriksel desenler üretiyor: tekil sinyaller, sürekli uyarı dizileri ve aktivite patlamaları.
Bu, her bir elemanın daha fazla bilgi kodlamasına olanak tanıyarak sistemdeki gerekli bileşen sayısını önemli ölçüde azaltıyor. Çalışma, Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı .
Araştırmayı yöneten Mark Hersam, bu tür gelişmelerin önemine dikkat çekiyor : “Yapay zekayı daha akıllı hale getirmenin yolu, onu sürekli artan miktarda veri üzerinde eğitmekten geçiyor. Bu da büyük bir enerji tüketimi sorununa yol açıyor. Beyin, dijital bir bilgisayardan beş kat daha verimli olduğundan, yeni nesil bilgi işlem için ondan ilham almak mantıklı.”
Çalışma sırasında, cihaz içinde canlı hücrelerde bulunan iyon kanallarını taklit eden iletken kanallar oluşturur. Bu da teknolojiyi sadece işlevsel değil, aynı zamanda üretimi de ucuz hale getirir.
Biyolojik rezonans ve ekoloji
Çalışmanın kilit aşaması, canlı maddeyle uyumluluğun test edilmesiydi. Ekip, nörobiyologlarla işbirliği içinde, fare beyincik dilimlerindeki nöronları test etti. Yapay sinyallerin zamanlama ve şekil bakımından biyolojik sinyallerle mükemmel bir şekilde eşleştiği bulundu.
Daha önce benzer girişimler ya çok yavaş ya da çok hızlı tepki veriyordu. Yeni gelişme ise tam zaman dilimini yakalayarak, canlı hücrelerin cihazın sinyallerine sanki kendi sinyalleriymiş gibi tepki vermesini sağladı. Bu, benzer implantların insanların işitme, görme ve hareket kabiliyetlerini geri kazandırabileceği geleceğin tıbbı için kritik önem taşıyor.
Proje, tıbbi potansiyelinin ötesinde, küresel bir çevre sorununa da çözüm getiriyor. Sinir ağlarına hizmet veren modern veri merkezleri gigawatt’larca enerji tüketiyor ve soğutma için devasa su rezervlerine ihtiyaç duyuyor.
Biyolojik olarak ilham alınmış bir mimariye geçiş, kompakt ve “serin” bilgi işlem sistemlerinin oluşturulmasını sağlayacak. Aerosol inkjet baskı yöntemi, malzemeyi yalnızca ihtiyaç duyulan yere uygulayarak atığı en aza indiriyor. Bilim insanları, gezegeni enerji krizinden koruyan, canlı doku ile elektronik arasında bir köprü kurdu.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Yapay Nöronlar Canlı Beyin Hücreleriyle Etkileşime Girmeyi Başardı
Çığır Açan Gelişmeyle, Kuantum Piller Gerçeğe Daha da Yaklaşıyor