Сеть нанопроводов работает как мозг: она демонстрирует кратковременную и долговременную память
Необиологический «мозг» может запоминать события и обучаться, подобно живому мозгу
Исследование, проведенное международной командой ученых под руководством университета Сиднея, продемонстрировало способности небиологической модели — сети нанопроводов — запоминать события и обучаться.
«В этом исследовании мы обнаружили, что когнитивные функции высшего порядка, которые мы обычно связываем с мозгом, могут быть реализованы в небиологической модели», — говорит соавтор работы Алон Лоффлер.
Модель мозга из нанопроводов
Нанопроводные сети — это набор наноразмерных, высокопроводящих серебряных проводов. Их покрывают пластиковым материалом и разбрасывают случайным образом на подложке. На ее краях располагаются источники напряжения.
«Эта наносетка похожа на живую нейронную сеть: нанопровода действуют как нейроны, а их контакты — это синапсы», — говорит ведущий автор работы Зденка Кунчич.
Память из нанопроволоки
Чтобы проверить возможности наносетки, исследователи провели тест на краткосрочную память, который обычно используют в экспериментах по психологии человека. Он называется «задача N-Back». Например, человеку показывают серию фотографий кошек. Оценка N-Back в 7 баллов — средняя для людей, — означает, что человек может узнать изображение, которое появилось семь шагов назад.
Применительно к нанопроволочной сети исследователи обнаружили, что она тоже может «вспомнить» желаемую конечную точку в электрической цепи на семь шагов назад, что означает оценку «краткосрочной памяти» в 7 баллов в тесте N-Back.
«Мы манипулировали напряжением на концевых электродах, чтобы заставить пути на наносетке изменяться, так как мы хотим, и не позволяли сети действовать самостоятельно», — говорит Лоффлер. - «Когда мы это реализовали, точность запоминания была намного выше, чем в начале эксперимента, и не уменьшалась со временем. Это говорит о том, что мы нашли способ закрепить пути, то есть, чтобы наносетка их запомнила».
Это близкий аналог того, как работает живой мозг: по мере тренировки одни синаптические связи усиливаются, а другие ослабевают. Так мы и запоминаем, и учимся.
По словам исследователей, определенные пути по наносетке укрепляются до тех пор пока не достигается точка, когда укрепление больше не требуется, то есть, информация сохранена в памяти.
«Это похоже на разницу между долгосрочной и краткосрочной памятью в нашем мозге», — говорит Кунчич.
Достижения в области нанопроволочных сетей могут получить множество реальных применений, например, при разработке роботов и сенсорных устройств, которые должны обучаться, запоминать и принимать решения в непредсказуемой внешней среде.