Stretchy, bio-inspireret synaptisk transistor kan forbedre eller svække enhedshukommelser

Robotik og bærbare enheder kan snart blive lidt smartere med tilføjelsen af ​​en elastisk, bærbar synaptisk transistor udviklet af Penn State-ingeniører. Enheden fungerer som neuroner i hjernen for at sende signaler til nogle celler og hæmme andre for at forbedre og svække enhedernes hukommelse.

Ledet af Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Karriereudviklingslektor i ingeniørvidenskab og mekanik og lektor i biomedicinsk teknik og i materialevidenskab og ingeniørvidenskab, designede holdet den synaptiske transistor til at blive integreret i robotter eller wearables og bruge kunstig intelligens til at optimere funktioner. Detaljerne blev offentliggjort den 29. september i Nature Electronics .

"At spejle den menneskelige hjerne, robotter og bærbare enheder ved hjælp af den synaptiske transistor kan bruge sine kunstige neuroner til at 'lære' og tilpasse deres adfærd," sagde Yu. "Hvis vi for eksempel brænder vores hånd på et komfur, gør det ondt, og vi ved, at vi skal undgå at røre ved det næste gang. De samme resultater vil være mulige for enheder, der bruger den synaptiske transistor, da den kunstige intelligens er i stand til at 'lære' og tilpasse sig dets miljø."

Ifølge Yu var de kunstige neuroner i enheden designet til at fungere som neuroner i det ventrale tegmentale område, et lille segment af den menneskelige hjerne placeret i den øverste del af hjernestammen. Neuroner behandler og transmitterer information ved at frigive neurotransmittere ved deres synapser, typisk placeret ved neurale celleender. Excitatoriske neurotransmittere udløser aktiviteten af ​​andre neuroner og er forbundet med at forbedre hukommelsen, mens hæmmende neurotransmittere reducerer aktiviteten af ​​andre neuroner og er forbundet med svækkelse af hukommelsen.

"I modsætning til alle andre områder af hjernen er neuroner i det ventrale tegmentale område i stand til at frigive både excitatoriske og hæmmende neurotransmittere på samme tid," sagde Yu. "Ved at designe den synaptiske transistor til at fungere med begge synaptiske adfærd samtidigt, er der behov for færre transistorer sammenlignet med konventionel integreret elektronikteknologi, som forenkler systemarkitekturen og giver enheden mulighed for at spare energi."

For at modellere blødt, strækbart biologisk væv brugte forskerne strækbare tolags halvledermaterialer til at fremstille enheden, så den kan strække og vrides, mens den er i brug, ifølge Yu. Konventionelle transistorer er på den anden side stive og vil gå i stykker, når de deformeres.

"Transistoren er mekanisk deformerbar og funktionelt rekonfigurerbar, men bevarer stadig sine funktioner, når den strækkes meget," sagde Yu. "Det kan fastgøres til en robot eller bærbar enhed for at tjene som deres yderste hud." + Udforsk yderligere

Neuromorf hukommelsesenhed simulerer neuroner og synapser