Vedci naučili umelé neuróny rozprávať jazykom ľudského tela. Technológia zbúrala bariéry medzi človekom a počítačom

Inžinieri vytvorili umelý neurón úplne nového typu. Dokáže komunikovať s biologickými bunkami nášho mozgu takmer šepotom. Spotreba energie zodpovedá prirodzenej komunikácii medzi neurónmi. Prelom stiera hranice medzi mozgom a počítačom. Využíva proteínové nanodrôty pestované baktériami.

Predstav si, že máš dve osoby v miestnosti. Jedna kričí z plných pľúc, druhá milo šepká. Ktorú lepšie počuješ bez toho, aby ťa unavila? Práve toto sa podarilo vedcom z University of Massachusetts v Amherste – vytvorili umelý neurón, ktorý vie šepkať našim mozgovým bunkám.

Informujú o tom web Science Alert a štúdia uverejnená na portáli Nature.

Prelom v komunikácii s mozgom

Vedci roky tvoria syntetické mozgové bunky a spájajú ich do komplexných strojov. Problém? Ich funkcie sú primitívne oproti tomu, čo dokáže tvoj mozog. Tento nový model sa však reálnym neurónom priblížil ako nikdy predtým.

Inžinier Jun Yao to vysvetľuje jasne: „Predchádzajúce verzie umelých neurónov používali desaťnásobne vyššie napätie a stonásobne viac energie než ten náš.“ Môžeš si to predstaviť ako umelý neurón, ktorý na bežný ľudský neurón doslova kričí. Takéto rozprávanie požiera veľa energie. A keď je signál príliš hlasný, prijímač sa môže preťažiť a podstatu správy úplne prehliadnuť.

Yao so svojím tímom vytvoril umelý neurón, ktorý vie našim neurónom prakticky šepkať. „Náš pracuje len na 0,1 volta, čo je približne rovnaké napätie ako u neurónov v našich telách,“ dodáva Yao. Rozdiel oproti predošlým modelom je dramatický.

Proteínové nanodrôty namiesto krikľavej elektroniky

Iní vedci už predtým prinútili umelé neuróny komunikovať so skutočnými mozgovými bunkami. Lenže používali na to menej prirodzené spôsoby – napríklad svetlo. Tento nový prielom replikuje oveľa konvenčnejší systém.

Kľúčom k úspechu sú proteínové nanodrôty, ktoré boli vypestované baktériami. Keďže tieto štruktúry majú prirodzený pôvod, dokážu prežiť vo vlhkom prostredí presne tak ako skutočné neuróny. Yao so spolupracovníkmi píšu, že takéto modely „posúvajú potenciál“ pre „neuromorfnú integráciu“.

Neuromorfná integrácia? Zjednodušene povedané, ide o prepojenie umelých a biologických nervových systémov spôsobom, ktorý kopíruje prirodzené procesy v mozgu. Nie je to len technologická hračka – ide o cestu k pokročilejším rozhraniam medzi človekom a strojom.

Budúcnosť nositeľnej elektroniky bez amplifikácie

Yao vidí praktické využitie tejto technológie v každodennom živote. „Momentálne máme rôzne nositeľné elektronické senzory, ale sú pomerne neohrabané a neefektívne,“ vysvetľuje. Problém spočíva v tom, ako tieto zariadenia spracúvajú signály z nášho tela.

Zakaždým, keď senzor zachytí signál z tvojho tela, musí ho elektricky zosilniť. Až potom ho dokáže počítač analyzovať. Tento medzikrok zosilnenia však zvyšuje spotrebu energie aj zložitosť obvodu. Senzory postavené na nízkonapäťových neurónoch by mohli fungovať úplne bez akejkoľvek amplifikácie.

Čo to znamená pre teba? Nositeľná elektronika by mohla byť ľahšia,  mať dlhšiu výdrž batérie a poskytovať presnejšie údaje o tvojom zdravotnom stave. Smartwatch by nemusel signál z tvojho tela najprv „zväčšovať“, aby mu rozumel – rozumel by mu priamo, tak ako jeden neurón rozumie druhému.

Od kričania k šepotu

Vzdialenosť medzi našimi mozgami a počítačmi sa pomaly zmenšuje. Tento prielom ju posunul o kus ďalej. Nejde len o technický výkon – ide o filozofickú zmenu prístupu. Namiesto toho, aby sme vtláčali technológiu do biologických systémov hrubou silou, učíme sa hovoriť ich jazykom.

Umelé neuróny, ktoré kričali na svoje biologické kolegov, sú minulosťou. Budúcnosť patrí šepotu – tichej, efektívnej komunikácii, ktorá rešpektuje prirodzené procesy v našich telách. A možno práve v tomto šepote nájdeme cestu k skutočne pokročilým rozhraniam medzi človekom a strojom.

Čítaj viac z kategórie: Zaujímavosti