Расширяемый биотранзистор может увеличить или ослабить память устройства

Под руководством Цуньцзяна Ю, Дороти Кигель, доцента кафедры профессионального развития инженерных наук и механики и доцента биомедицинской инженерии, материаловедения и инженерии, команда разработала решетчатый транзистор для интеграции в роботов или носимых устройств и использования искусственного интеллекта для улучшения функциональности. . Подробности опубликованы 29 сентября. природа электроника.

«Обратив человеческий мозг, роботы и носимые устройства с помощью синаптического транзистора, можно использовать искусственные нейроны для «обучения» и адаптации своего поведения», — сказал Ю. «Например, если мы обожжем руки о плиту, это будет больно, и мы знаем, что в следующий раз не стоит прикасаться к ней. Те же результаты были бы возможны для устройств, использующих синаптический транзистор, поскольку ИИ способен «обучаться» и адаптироваться к окружающей среде».

По словам Ю, искусственные нейроны в устройстве спроектированы так, чтобы функционировать как нейроны в вентральной области покрышки, небольшой части человеческого мозга, расположенной в верхней части ствола мозга. Нейроны обрабатывают и передают информацию, высвобождая нейротрансмиттеры в своих синапсах, которые обычно находятся на концах нейронов. Возбуждающие нейротрансмиттеры стимулируют активность других нейронов и связаны с усилением воспоминаний, в то время как тормозные нейротрансмиттеры снижают активность других нейронов и связаны с нарушением памяти.

«В отличие от всех других областей мозга, нейроны в вентральной области покрышки способны одновременно высвобождать как возбуждающие, так и тормозные нейротрансмиттеры», — сказал Ю. «Благодаря разработке транзистора с поперечными связями для работы с обоими синаптическими свойствами одновременно требуется меньше транзисторов, чем в традиционной технологии интегрированной электроники, что упрощает архитектуру системы и позволяет устройству экономить энергию».

Чтобы смоделировать мягкую и эластичную биологическую ткань, исследователи использовали двухслойный растяжимый полупроводниковый материал для изготовления устройства, позволяющего ему растягиваться и скручиваться во время использования, по словам Ю. С другой стороны, обычные транзисторы жесткие и ломаются при деформации.

«Транзистор механически деформируется и функционально реконфигурируется, но при этом сохраняет свою функциональность при значительном растяжении», — сказал Ю. «Он может быть прикреплен к роботу или носимому устройству, чтобы действовать как внешняя оболочка».

Помимо Ю, в число других участников входят Хёнсок Шим и Шубхам Патель, Департамент инженерных наук и механики штата Пенсильвания; Yongcao Zhang, Программа материаловедения и инженерии Хьюстонского университета; Фахим Эршад, Пенсильванский университет, кафедра биомедицинской инженерии, Хьюстонский университет, кафедра биомедицинской инженерии; Pinghao Wang, Школа электронных наук и инженерии, Юго-Восточный университет и Департамент химии и Исследовательский центр материалов, Северо-Западный университет; Чжихуа Чен, Flexterra Inc. ; Тобин с. Маркс, факультет химии и исследовательский центр материалов, Северо-Западный университет; Антонио Факкетти, Корпорация FLEXTERA и Исследовательский центр химии и материалов Северо-Западного университета.

Эта работа была поддержана Управлением военно-морских исследований, Управлением научных исследований ВВС и Национальным научным фондом.

Источник истории:

Материалы Представление о штат Пенсильвания. Оригинал Марии Чубринской. Примечание. Контент может быть изменен в зависимости от стиля и длины.