Robotica en draagbare apparaten kunnen binnenkort een beetje slimmer worden met de toevoeging van een rekbare, draagbare synaptische transistor die is ontwikkeld door ingenieurs van Penn State. Het apparaat werkt als neuronen in de hersenen om signalen naar sommige cellen te sturen en andere te remmen om het geheugen van de apparaten te versterken en te verzwakken.

Onder leiding van Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Career Development Associate Professor of Engineering Science and Mechanics en universitair hoofddocent biomedische engineering en materiaalkunde en engineering, ontwierp het team de synaptische transistor om te worden geïntegreerd in robots of wearables en kunstmatige intelligentie te gebruiken om functies te optimaliseren. De details zijn op 29 september gepubliceerd in Nature Electronics .

"Door het menselijk brein, robots en draagbare apparaten te spiegelen met behulp van de synaptische transistor, kunnen de kunstmatige neuronen worden gebruikt om hun gedrag te 'leren' en aan te passen," zei Yu. "Als we bijvoorbeeld onze hand aan een fornuis verbranden, doet dat pijn en we weten dat we hem de volgende keer moeten vermijden. Dezelfde resultaten zullen mogelijk zijn voor apparaten die de synaptische transistor gebruiken, omdat de kunstmatige intelligentie in staat is om te 'leren' en aan te passen aan zijn omgeving."

Volgens Yu waren de kunstmatige neuronen in het apparaat ontworpen om te werken als neuronen in het ventrale tegmentale gebied, een klein segment van het menselijk brein dat zich in het bovenste deel van de hersenstam bevindt. Neuronen verwerken en verzenden informatie door neurotransmitters af te geven bij hun synapsen, meestal aan de uiteinden van de neurale cel. Exciterende neurotransmitters activeren de activiteit van andere neuronen en worden geassocieerd met het versterken van herinneringen, terwijl remmende neurotransmitters de activiteit van andere neuronen verminderen en geassocieerd zijn met het verzwakken van herinneringen.

"In tegenstelling tot alle andere delen van de hersenen, zijn neuronen in het ventrale tegmentale gebied in staat om tegelijkertijd zowel stimulerende als remmende neurotransmitters af te geven," zei Yu. "Door de synaptische transistor te ontwerpen om gelijktijdig met beide synaptische gedragingen te werken, zijn er minder transistors nodig in vergelijking met conventionele geïntegreerde elektronicatechnologie, wat de systeemarchitectuur vereenvoudigt en het apparaat in staat stelt energie te besparen."

Om zachte, rekbare biologische weefsels te modelleren, gebruikten de onderzoekers rekbare dubbellaagse halfgeleidermaterialen om het apparaat te fabriceren, waardoor het tijdens gebruik kan uitrekken en draaien, aldus Yu. Conventionele transistors zijn daarentegen stijf en zullen breken als ze vervormd worden.

"De transistor is mechanisch vervormbaar en functioneel herconfigureerbaar, maar behoudt zijn functies nog steeds wanneer hij uitgebreid wordt uitgerekt", zei Yu. "Het kan zich hechten aan een robot of een draagbaar apparaat om als hun buitenste huid te dienen." + Verder verkennen

Neuromorf geheugenapparaat simuleert neuronen en synapsen