Киборги с человеческим интеллектом: ученые изобрели уникальное оптоволокно
Ученые создали прототип человеческого нейрона - основного носителя сигналов в мозгу.
Учёные из сингапурского Центра прорывных фотонных технологий и британского Исследовательского центра оптоэлектроники создали действующую оптическую модель нейрона. Для этого они воспользовались особыми свойствами аморфного сплава на основе халькогенидов, сообщается в исследовании, опубликованном на сайте onlinelibrary.wiley.com.
По сути, был синтезирован новый вид оптоволокна, способный менять прозрачность. Это даёт возможность обеспечить условия распространения оптических сигналов, сходные с теми, которые существуют в человеческом мозге. Воспользовавшись этим свойством, исследователи добились функциональности, повторяющей механизм распространения сигналов в аксонах и синапсах, тем самым доказав, что оптические аналоги нейронов демонстрируют функциональность, аналогичную работе мозга человека.
Оптоволокно для эксперимента было изготовлено из аморфного стекла, представляющего собой сплав сульфида галлия и оксида лантана. Для эмуляции функций химического синапса волокно поочерёдно облучается сбоку светом с разной длиной волны, вызывая так называемый «фотонный синапс». В результате учёным удалось воспроизвести механизм химического распространения сигнала в нейронах.
В своей работе исследователи продемонстрировали ряд оптических аналогов для функций мозга. Среди них — удержание состояния покоя и моделирование изменений электрической активности в нервной клетке при её стимуляции.
Авторы работы заявляют, что их исследование может способствовать увеличению скорости и эффективности традиционных компьютерных архитектур. С появлением в будущих компьютерах механизмов адаптации и обучения, они смогут обрабатывать огромные объёмы данных с намного меньшими затратами энергии. Как отмечается в исследовании, современные компьютеры, моделирующие работу нервных клеток, на 6—9 порядков менее эффективны по сравнению с биологическими системами. Для примера, моделирование пятисекундной работы мозга занимает 500 секунд машинного времени и требует 1,4 мегаватта энергии.
