Инженеры Университета Массачусетса в Амхерсте создали искусственный нейрон, способный взаимодействовать с живыми клетками мозга. Как сообщает SciTechDaily, разработка основана на белковых нанонитях, созданных из бактерий, которые вырабатывают электричество. Новая технология может стать основой для создания энергоэффективных биокомпьютеров, пишет КТРК.
Главное достижение исследователей — способность искусственного нейрона работать при сверхнизком напряжении, аналогичном естественным сигналам человеческого мозга. Это позволяет устройству не только экономить энергию, но и напрямую соединяться с живыми нейронами без риска их повреждения. Открытие делает возможным создание систем, которые смогут «общаться» с телом на биологическом уровне, обходясь без дополнительных преобразователей и усилителей сигнала.
Как работает искусственный нейрон нового поколения
Созданный элемент повторяет электрические импульсы, характерные для настоящих клеток мозга. Разработчики объясняют, что обычные искусственные нейроны требуют напряжения, превышающего биологическое в десятки раз, из-за чего они не могли напрямую подключаться к живым тканям. Новый прототип работает при 0,1 вольта, что совпадает с амплитудой сигналов, циркулирующих в человеческой нервной системе.
Такое техническое решение делает возможным создание более компактных, эффективных и «умных» электронных устройств. В перспективе подобные нейроны смогут применяться в медицинских имплантах, протезах и системах мониторинга здоровья, которые будут реагировать на нервные сигналы организма без посредников.
Биологическая основа: бактерии, создающие электричество
Ключевым элементом технологии стали белковые нанонити, синтезированные из бактерий Geobacter sulfurreducens. Эти микроорганизмы известны своей способностью производить электричество. Учёные уже использовали их для создания биоэлектрических плёнок, электронных «носов», способных распознавать болезни, и даже устройств, генерирующих энергию из воздуха.
Теперь нанонити нашли применение в создании искусственных нейронов. Они обеспечивают высокую проводимость при минимальных затратах энергии и при этом полностью совместимы с живыми тканями. Благодаря этому открытию становится возможным построение нового поколения биоинженерных систем, которые объединяют преимущества живой природы и компьютерных технологий.
Энергоэффективные технологии будущего
Исследователи подчёркивают, что человеческий мозг обрабатывает колоссальные объёмы информации, используя всего около 20 ватт энергии, тогда как крупные языковые модели, подобные современным нейросетям, требуют свыше 1 мегаватта. Новые биоинспирированные нейроны позволяют приблизиться к биологическому уровню энергоэффективности.
В будущем подобные разработки могут лечь в основу гибридных систем, способных объединить живые клетки и электронику в единой сети. Это откроет путь к созданию нейроинтерфейсов нового поколения, которые смогут управлять медицинскими устройствами, считывать сигналы мозга и взаимодействовать с организмом напрямую.
Напомним, ранее мы писали о том, как искусственный интеллект помогает орнитологам изучать птиц.
