Onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie en het CTIT Instituut voor ICT Onderzoek aan de Universiteit Twente in Nederland hebben werkende elektronische circuits geproduceerd die op een radicaal nieuwe manier zijn ontwikkeld, met behulp van methoden die lijken op de darwinistische evolutie. De grootte van deze circuits is vergelijkbaar met de grootte van hun conventionele tegenhangers, maar ze staan ​​veel dichter bij natuurlijke netwerken zoals het menselijk brein. De bevindingen beloven een nieuwe generatie krachtige, energiezuinige elektronica, en zijn gepubliceerd in het vooraanstaande toonaangevende Britse tijdschrift Natuur Nanotechnologie .

De ontwikkeling van digitale computers is een van de grootste successen van de 20e eeuw. In de afgelopen decennia, computers zijn steeds krachtiger geworden door steeds kleinere componenten op siliciumchips te integreren. Echter, het wordt moeilijk en duur om miniaturisatie na te streven. Stroomtransistors bestaan ​​uit slechts een handvol atomen, en het is een grote uitdaging om chips te maken waarin de miljoenen transistors dezelfde eigenschappen hebben. Nog een nadeel:het energieverbruik bereikt onaanvaardbare niveaus. De behoefte aan alternatieven is duidelijk, en onderzoekers wenden zich tot natuurlijke processen. Evolutie heeft geleid tot krachtige computersubstraten zoals organische hersenen, die complexe problemen op een energiezuinige manier oplossen. De natuur heeft complexe netwerken ontwikkeld die veel taken parallel kunnen uitvoeren.

De aanpak van de onderzoekers van de Universiteit Twente is gebaseerd op methoden die lijken op die in Nature, het gebruik van netwerken van gouden nanodeeltjes voor het uitvoeren van essentiële rekentaken. In tegenstelling tot conventionele elektronica, dit proces omvat geen ontworpen circuits. Door gebruik te maken van 'designless' systemen, de onderzoekers vermijden kostbare ontwerpfouten. De rekenkracht van hun netwerken wordt mogelijk gemaakt door kunstmatige evolutie toe te passen. Deze snelle evolutie duurt minder dan een uur, in plaats van miljoenen jaren. Door elektrische signalen toe te passen, een enkel netwerk kan worden geconfigureerd in 16 verschillende logische poorten. De evolutionaire benadering omzeilt - of kan zelfs profiteren van - mogelijke materiaaldefecten die fataal kunnen zijn in conventionele elektronica.

Dit is de eerste keer dat onderzoekers robuuste elektronica hebben gerealiseerd met behulp van kunstmatige evolutie op afstandsschalen die concurreren met commerciële technologie. Dit maakt de weg vrij voor het uitvoeren van complexere taken die moeilijk uit te voeren zijn op de huidige digitale computers of die veel tijd en energie vergen. De onderzoekers zien een spectrum aan mogelijke toepassingen, inclusief draagbare elektronica of medische technologie.