Робототехника и носимые устройства вскоре могут стать немного умнее с добавлением эластичного носимого синаптического транзистора, разработанного инженерами Penn State. Устройство работает как нейроны в мозге, посылая сигналы одним клеткам и подавляя другие, чтобы усиливать или ослаблять память устройства.

Под руководством Цуньцзяна Ю, доцента Дороти Куиггл по развитию карьеры, профессора инженерных наук и механики и доцента биомедицинской инженерии, материаловедения и инженерии, команда разработала синаптический транзистор для интеграции в роботов или носимых устройств и использования искусственного интеллекта для оптимизации функций. Подробности были опубликованы 29 сентября в Nature Electronics .

«Отражение человеческого мозга, роботов и носимых устройств с помощью синаптического транзистора может использовать его искусственные нейроны для «обучения» и адаптации своего поведения», — сказал Ю. «Например, если мы обожжем руку о плиту, это будет больно, и мы знаем, что в следующий раз не будем прикасаться к ней. Те же результаты будут возможны для устройств, использующих синаптический транзистор, поскольку искусственный интеллект способен «обучаться». и адаптироваться к окружающей среде».

По словам Ю, искусственные нейроны в устройстве были спроектированы так, чтобы работать как нейроны в вентральной области покрышки, крошечном сегменте человеческого мозга , расположенном в самой верхней части ствола мозга. Нейроны обрабатывают и передают информацию, высвобождая нейротрансмиттеры в своих синапсах, обычно расположенных на концах нервных клеток. Возбуждающие нейротрансмиттеры запускают активность других нейронов и связаны с усилением воспоминаний, в то время как тормозные нейротрансмиттеры снижают активность других нейронов и связаны с ослаблением воспоминаний.

«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 синаптического транзистора для работы с обоими синаптическими функциями одновременно требуется меньше транзисторов по сравнению с традиционной технологией интегрированной электроники, что упрощает архитектуру системы и позволяет устройству экономить энергию».

Чтобы смоделировать мягкие, эластичные биологические ткани, исследователи использовали растяжимые двухслойные полупроводниковые материалы для изготовления устройства, позволяющего ему растягиваться и скручиваться во время использования, по словам Ю. Обычные транзисторы, с другой стороны, жесткие и ломаются при деформации.

«Транзистор механически деформируется и функционально реконфигурируется, но при этом сохраняет свои функции при значительном растяжении», — сказал Ю. «Он может быть прикреплен к роботу или носимому устройству, чтобы служить их самой внешней кожей».