Инженеры из Северо-Западного университета (Northwestern University) совершили прорыв, создав методом печати искусственные нейроны. Эти устройства способны не только имитировать активность живых клеток, но и напрямую взаимодействовать с ними, генерируя электрические импульсы, которые по своей форме и временным характеристикам идентичны биологическим сигналам. Данное достижение открывает новые перспективы в развитии интерфейсов «человек—компьютер» и создании нейроморфных вычислительных систем, работающих по принципам человеческого мозга.
Технология основана на применении специальных чернил, состоящих из наночешуек графена и дисульфида молибдена. С помощью струйного принтера рисунок наносится на гибкую полимерную подложку, после чего подвергается воздействию электрического тока для частичного разложения материала. Ключевым моментом стало сохранение части связующего полимера, что привело к формированию тонких проводящих путей — так называемых филаментов. Эти нити позволяют гибко управлять формой и интенсивностью проходящего тока, что в точности соответствует спектру сигналов нейронной активности, включая как отдельные спайки, так и пакетные «очереди» импульсов.
Способность искусственных нервных сигналов синхронизироваться с природными была успешно подтверждена экспериментально. В ходе испытаний искусственные нейроны подключили к срезам тканей мозжечка мыши: живые клетки распознали эти сигналы как собственные и активировали соответствующие нейронные цепи. Это первый случай, когда напечатанные нейроны смогли генерировать сигналы в правильном временном диапазоне, не будучи при этом излишне медленными или слишком быстрыми по сравнению с биологическими аналогами.
Разработка имеет колоссальное значение для медицины и технологий. Она прокладывает путь к созданию нейропротезов нового поколения для восстановления утраченных функций слуха, зрения и моторики. Кроме того, технология может стать ключом к решению проблемы высокого энергопотребления ИИ. По оценкам авторов, энергоэффективность мозга на пять порядков превосходит показатели классических компьютеров. Интеграция подобных нейроморфных решений в вычислительные системы будущего позволит радикально снизить потребление ресурсов, приближая нас к созданию компьютеров с «биологической» экономичностью.
