Nanodrátové sítě se mohou učit a pamatovat si jako lidský mozek

Mezinárodní tým vědců pod vedením University of Sydney testoval schopnost sítě

nanodrátky plní složité kognitivní úkoly charakteristické pro komplexní nervový systém. Analýza ukázala, že sítě, které napodobují fyzickou strukturu mozku, se mohou učit a pamatovat si data.

K testování své sítě vědci použilimodifikovaná analogie problému n-back. Toto je populární experiment používaný v neurovědách a psychologii k hodnocení paměti. Během testu musí subjekt, kterému je předložena série obrázků (vizuální test) nebo názvy objektů (test sluchu), uvést, kdy se s konkrétním objektem setkal před n-kroky. 

Takový úkol může zahrnovat napřukázka posloupnosti písmen a dané osobě je třeba sdělit, kdy na stejné písmeno narazila před 1, 2 nebo více kroky. Průměrné skóre pro většinu lidí v tomto úkolu je 7. To znamená, že většina lidí dokáže rozpoznat stejný obrázek, který se objevil před sedmi kroky.

Vědci zjistili, že síťnanodrátky jsou také schopny „zapamatovat si“ požadovaný koncový bod v elektrickém obvodu o sedm kroků zpět. „Zmanipulovali jsme napětí koncových elektrod, abychom donutili cesty ke změně, místo abychom nechali síť dělat svou věc,“ vysvětluje Alon Leffler, spoluautor studie.

Řada experimentů ukázala, že pod vnějšímexpozice nanosíti se „naučila“ a její paměť byla „posílena“: síť si pamatovala cesty navržené vědcem a v průběhu času se vytvořené spojení nesnižovalo. Vědci poznamenávají, že to připomíná práci synaptické sítě: některá spojení jsou posílena, jiná oslabena a v důsledku toho se během procesu učení vytvářejí stabilní spojení.

Tvorba stabilních vazeb v síti nanodrátů. Obrázek: Alon Loeffler, University of Sydney

Nanodrátové sítě jsou typem nanotechnologieobvykle vyrobené z drobných, vysoce vodivých stříbrných drátků. Pouhým okem neviditelné částice pokryté plastovým materiálem jsou náhodně rozptýleny a vytvářejí mřížku. Díky svým vlastnostem takové dráty napodobují fyzikální vlastnosti mozku: síť neuronů propojených přes synapse. 

Použití takových sítí otevírá velkémnožství aplikací v reálném světě: například vytváření robotických zařízení a senzorů, které se potřebují rychle rozhodovat v nepředvídatelných podmínkách.

Přečtěte si více:

Uvnitř druhého nejhlubšího podvodního ponoru na světě byla fotografie

Podívejte se, co se stalo s Merkurem, když se dostal co nejblíže Slunci

Vědci jsou připraveni uznat nový strom jako nejstarší na světě

Obal: Nanodrátová síť (vpravo) napodobuje komplexní spojení neuronů v mozku (vlevo). Obrázek: Univerzita v Sydney