Човешкият мозък е вероятно най-загадъчният, съвършен и незаменим орган в човешкото тяло. Отскоро обаче съществува устройство, което може да се смята за негово електронно копие – поне що се отнася до протичането на електрически импулси в него и появата на съответните реакции. Това е новата разработка на група американски учени от Калифорнийския университет в Лос Анджелис. Специалистите, съвместно със свои колеги от института NIMS в Япония, са създали електронен чип, изработен от наноматериали, който имитира работата на човешкия мозък. Изобретението е описано подробно в научното списание Scientific Reports.

В основата на чипа стои невроморфна мрежа, изработена от сребърни нанотръбички. При преминаването на електрически ток по нея тя реагира с поведение, характерно за невронната мрежа на главния мозък при човека. Нанотръбичките сформират силно организирани структури, които много наподобяват на тези, изграждащи неокортекса. Това е специфична част от човешкия мозък, която отговаря за множество висши функции като езика, възприятията и познавателните способности. Едновременно с това при пресичането помежду си нанопроводниците образуват съединения, наподобяващи невронните синапси (невронни връзки), отговорни за свързването и комуникацията на отделните клетки в мозъка. Общият брой на синапсите в електронния чип е 10 милиона.

Размерът на устройството е едва 10 квадратни милиметра. Сребърните нанопроводници, които го изграждат, са със среден диаметър от 360 нанометра. Самите те имат покритие от изолиращ полимер, чиято дебелина е само 1 нанометър. Въпреки наноразмерите си чипът демонстрира забележителни възможности.

По време на експериментите с устройството учените подавали електрическо напрежение към двата края на невроморфната мрежа. Тя реагирала на това с опити да намери оптималните и най-ефективни пътища за пренос на ток. Специалистите станали свидетели на появата на самоорганизиращи се динамични процеси в наноструктурата, създадена от тях. При измерването на параметрите на тези процеси било установено, че те изключително много наподобяват случващите се процеси в човешкия мозък. В крайна сметка, използвайки мрежата от нанопроводници, учените успели да възпроизведат електрически характеристики, аналогични на някои функции в човешкия мозък като запаметяване, учене, забравяне, бодърстване и сън.

„Устройството непрекъснато се развива. То може да „измисли“ различни модели на поведение, които не се повтарят. Това много прилича на начина, по който „се държи“ човешкият мозък. Подходът ни може да бъде полезен за създаването на нови типове оборудване, което се явява едновременно енергийно ефективно и способно да обработва сложен набор от данни“, коментират японските учени от NIMS.

Специалистите поясняват, че разчитат разработката да се използва в създаването на компютри от ново поколение. Те ще могат да заменят функциониращите към момента компютърни сървъри, които изпълняват трудоемки задачи. Известно е, че тези машини използват стотици пъти повече електроенергия в сравнение с човешкия мозък. Новите интелигентни машини ще бъдат създадени на коренно различни принципи от тези, които се използват сега в съвременните компютърни системи.