De meeste kunstmatige intelligentie (AI)-systemen proberen biologische mechanismen en gedragingen die in de natuur worden waargenomen, te repliceren. Een belangrijk voorbeeld hiervan zijn elektronische synapsen (e-synapsen), die verbindingen tussen zenuwcellen proberen te reproduceren die de overdracht van elektrische of chemische signalen naar doelcellen in het menselijk lichaam mogelijk maken, bekend als synapsen.

De afgelopen jaren is onderzoekers hebben veelzijdige synaptische functies gesimuleerd met behulp van enkele fysieke apparaten. Deze apparaten kunnen binnenkort geavanceerde leer- en geheugenmogelijkheden in machines mogelijk maken, emuleren van functies van het menselijk brein.

Recente studies hebben flexibele, transparante en zelfs biocompatibele elektronische apparaten voor patroonherkenning, die de weg zouden kunnen effenen naar een nieuwe generatie draagbare en implanteerbare synaptische systemen. Deze "onzichtbare" e-synapsen, echter, hebben een opmerkelijk nadeel:ze lossen gemakkelijk op in water of in organische oplossingen, wat verre van ideaal is voor draagbare toepassingen.

Om deze beperking te overwinnen, onderzoekers van Fudan University in Shanghai zijn begonnen met het ontwikkelen van een nieuwe stal, flexibele en waterdichte synaps geschikt voor toepassingen in organische omgevingen. hun studie, geschetst in een paper gepubliceerd in de Royal Society of Chemistry's Horizonten op nanoschaal logboek, presenteert een nieuw volledig transparant elektronisch apparaat dat essentieel synaptisch gedrag emuleert, zoals gepaarde pulsfacilitatie (PPF), langetermijnpotentiëring/depressie (LTP/LTD) en leer-vergeet-herleerprocessen.

"In het huidige werk een stabiele waterdichte kunstmatige synaps op basis van een volledig transparant elektronisch apparaat, geschikt voor draagbare toepassingen in een organische omgeving, is voor het eerst aangetoond, ' schreven de onderzoekers in hun paper.

De flexibele, volledig transparant en waterdicht apparaat ontwikkeld door de onderzoekers heeft tot nu toe opmerkelijke resultaten behaald, met een optische transmissie van ~ 87,5 procent in het zichtbare lichtbereik. Het was ook in staat om LTP/LTD-processen betrouwbaar te repliceren onder gebogen toestanden. LTP/LTD zijn twee processen die de synaptische plasticiteit beïnvloeden, die respectievelijk een verhoging en een afname van de synaptische kracht met zich meebrengen.

De onderzoekers testten hun synapsen door ze meer dan 12 uur onder te dompelen in water en in vijf gewone organische oplosmiddelen. Ze ontdekten dat ze functioneerden met 6000 spikes zonder merkbare degradatie. De onderzoekers gebruikten hun e-synapsen ook om een ​​simulatieraamwerk op apparaat-naar-systeemniveau te ontwikkelen, die een handgeschreven nauwkeurigheid van de cijferherkenning van 92,4 procent behaalde.

"Het apparaat vertoonde een uitstekende transparantie van 87,5 procent bij een golflengte van 550 nm en flexibiliteit bij een straal van 5 mm, " schreven de onderzoekers in hun paper. "Typische synaptische plasticiteitskenmerken, inclusief EPSC/IPSC, PPF en leer-vergeet-herleerprocessen, werden nagebootst. Verder, de e-synaps vertoonde betrouwbaar LTP/LTD-gedrag in vlakke en gebogen toestanden, zelfs na meer dan 12 uur onderdompeling in water en organische oplosmiddelen."

Het door dit team van onderzoekers voorgestelde apparaat is de eerste "onzichtbare" en waterdichte e-synaps die betrouwbaar kan werken in organische omgevingen zonder enige schade of verslechtering. In de toekomst, het zou kunnen helpen bij de ontwikkeling van nieuwe betrouwbare, op de hersenen geïnspireerde neuromorfe systemen, inclusief draagbare en implanteerbare apparaten.

© 2019 Wetenschap X Netwerk