Nanowire-nettverk kan lære og huske som den menneskelige hjernen

Et internasjonalt team av forskere ledet av University of Sydney testet evnen til et nettverk av

nanotråder utfører komplekse kognitive oppgaver som er karakteristiske for et komplekst nervesystem. Analysen viste at nettverk som etterligner hjernens fysiske struktur kan lære og huske data.

For å teste nettverket deres brukte forskereen modifisert analog til n-ryggproblemet. Dette er et populært eksperiment brukt i nevrovitenskap og psykologi for å evaluere hukommelse. Under testen må forsøkspersonen, som blir presentert for en serie bilder (visuell test) eller navn på objekter (hørselstest), angi når en bestemt gjenstand ble påtruffet for n-steg siden. 

En slik oppgave kan for eksempel omfattedemonstrasjon av en bokstavsekvens, og personen må bli fortalt når den samme bokstaven ble påtruffet for 1, 2 eller flere trinn siden. Gjennomsnittlig poengsum for de fleste på denne oppgaven er 7. Dette betyr at de fleste kan kjenne igjen det samme bildet som dukket opp for syv trinn siden.

Forskerne fant at nettverket avnanotråder er også i stand til å "huske" det ønskede endepunktet i en elektrisk krets syv skritt tilbake. "Vi manipulerte spenningene til terminalelektrodene for å tvinge banene til å endre seg i stedet for å la nettverket bare gjøre sitt," forklarer Alon Leffler, medforfatter av studien.

En rekke eksperimenter viste at under det ytreeksponering for nanonettverket "lærte" og minnet ble "styrket": nettverket husket banene foreslått av forskeren, og over tid ble den dannede forbindelsen ikke redusert. Dette minner om arbeidet til et synaptisk nettverk, bemerker forskerne: noen forbindelser styrkes, andre svekkes, og som et resultat dannes stabile forbindelser under læringsprosessen.

Dannelse av stabile lenker i et nettverk av nanotråder. Bilde: Alon Loeffler, University of Sydney

Nanowire-nettverk er en type nanoteknologivanligvis laget av små, svært ledende sølvtråder. Usynlige for det blotte øye blir partikler belagt med plastmateriale spredt tilfeldig for å danne et rutenett. På grunn av egenskapene deres imiterer slike ledninger de fysiske egenskapene til hjernen: et nettverk av nevroner koblet sammen gjennom synapser. 

Bruken av slike nettverk åpner for et stortantall virkelige applikasjoner: for eksempel opprettelsen av robotenheter og sensorer som trenger å ta raske beslutninger under uforutsigbare forhold.

Les mer:

Det var et bilde inne i det nest dypeste undersjøiske synkehullet i verden

Se hva som skjedde med Merkur da den kom så nær Solen som mulig

Forskere er klare til å anerkjenne det nye treet som det eldste i verden

Omslag: Et nanotrådnettverk (til høyre) etterligner de komplekse forbindelsene til nevroner i hjernen (til venstre). Bilde: University of Sydney