NI Lobachevsky -nimisen kansallisen tutkimuksen Nižni Novgorodin osavaltion yliopiston (projekti 5-100 osallistuja) tutkijat pyrkivät luomaan mukautuvan neuro-liittymän, joka koostuu aivojen konjugoiduista hermostoverkoista ja elektronisista neuromorfisista järjestelmistä, jotka perustuvat memrisoreihin.
Tämä työ on yksi ensimmäisistä yrityksistä yhdistää elävä biologinen kulttuuri biologisesti samankaltaiseen hermoverkkoon, joka perustuu memrisoreihin.
Vuonna 1971 muisti muistetaan ensimmäisen kerran Kalifornian yliopiston professori Leon Chuan artikkelissa. Chua ennusti teoreettisesti toisen sähköpiirien elementin esiintymisen yhdessä vastuksen, induktanssin ja kapasitanssin kanssa, kutsuen sitä "memristoriksi".
Memristive siru pakkauksessa, joka on sijoitettu standardiyhteyslaitteeseen (memristive nanostruktuurien parametrien testaamiseksi) / E. Emelyanova (NIPT NNSU)
Tästä määritelmästä keskustellaan edelleen, koska he väittävät perustavanlaatuisesta kysymyksestä: mikä on muisti? Alun perin se keksittiin uudeksi sähköpiirien elementtiksi, mutta nyt monet uskovat, että memristorilla on tietyllä tavalla laajennettu vastuksen toiminnallisuus: memristori on "muisti vastus".
Toisin kuin tavanomainen vastus (vastus), joka määrittää virran lineaarisen riippuvuuden jännitteestä, memristori on epälineaarinen elementti, jonka vastus riippuu esimerkiksi "esihistoriasta" siitä, mikä virta sen läpi virtaa. Hän tavallaan "muistaa" sen, mikä hänen läpi oli, ja hänen tilansa muuttuu tästä riippuen. Tämä memristorin mukautuva käyttäytyminen on hyvin samankaltainen kuin mitä voimme löytää luonnosta, etenkin hermostossa, missä synapsilla on tämä rooli. Tämän mukaisesti biosimulaariset memristorijärjestelmät ovat järjestelmiä, joille memristori on peruselementti.
Sellaisten järjestelmien laitteissa voi olla erilaisia lähestymistapoja, ja UNN: n tutkijat tarjoavat oman versionsa.
Kaava elävien hermosolujen yhdistämiseksi hermoverkkoon, joka perustuu memnistoreihin (UNN) / UNN
Mainosvideo:
NIFTI NNSU: n ja Nižni Novgorodin neurotiedekeskuksen pohjalta kehitetään mukautuvaa neurointerfaceä, jossa on toisaalta elävä kulttuuri ja toisaalta muistolaitteisiin perustuva hermoverkko. Memristorin hermoverkot liitetään monielektrodijärjestelmään neuroniviljelmän bioelektrisen aktiivisuuden tallentamiseksi ja stimuloimiseksi, joka suorittaa elävien solujen verkkodynamiikan analysoinnin ja luokittelun.
NNSU: n tutkijat ja laitteet memrisiivisten nanorakenteiden muodostamiseksi (plasmasuihkutyöstöyksikkö) / E. Emelyanova (NIPT NNSU)
Tällä hetkellä tutkijat tutkivat mahdollisuutta rakentaa palautetta, jonka sisällä memristoriverkon lähtösignaalia käytetään biologisen verkon stimulointiin - eli elävän soluviljelmän oppimisprosessi toteutetaan ensimmäistä kertaa.
Hybridianalogi-digitaaliseen elektroniseen piiriin ja muistipiiriin perustuvan keinotekoisen hermoverkon prototyyppi / E. Emelyanova (NIPT NNSU)
Elävänä kulttuurina tutkijat käyttävät keinotekoisesti kasvatettua hermosolujen soluviljelmää. Mutta periaatteessa voidaan käyttää myös viipaletta elävää kudosta.
Verrattuna globaaleihin kilpailijoihin, jotka asettavat tehtävän "yhdistää elävä maailma ja keinotekoiset arkkitehtuurit" (esimerkiksi RAMP-projekti), UNN-projektin etuna on, että pätevät eri alojen asiantuntijat - fysiikka ja tekniikka Memnistive-nanorakenteiden luomiseen, neuroverkkojen mallintamiseen, elektroniikan suunnitteluun järjestelmät, neurodynamiikka ja neurobiologia - keskittyvät sekä maantieteellisesti että organisatorisesti yhteen yliopistoon.
Ohutkalvojen fysiikan ja tekniikan laboratorion päällikkö, NIPhT NNSU, nimeltään N. I. Lobachevsky, fyysisten ja matemaattisten tieteiden ehdokas Aleksei Mihailov / E. Emelyanova (NIPT NNSU)
NIPTU: n ohuiden elokuvien fysiikan ja tekniikan laboratorion johtaja NI Lobachevsky, fysikaalisten ja matemaattisten tieteiden kandidaatti Aleksei Mihailov selittää:”Yritämme luoda hermoverkkoon perustuvan hermoverkon prototyypin, joka sisäisellä rakenteeltaan ja toiminnaltaan on samanlainen kuin biologinen hermosto. Muistuttavan vaikutuksen paikallisuuden (vastaavat ilmiöt tapahtuvat nanomittakaavassa) ja nykyaikaisten standardien mukaisten mikroelektronisten tekniikoiden käytön vuoksi yhdelle sirulle on mahdollista saada suuri määrä neuroneja ja synapsia. Tämä on kaukainen näkymä, johon pyrimme. Eli ihmisen aivot voidaan”kasvattaa” kristallissa, sirulla. Vaikka teemme asioita yksinkertaisemmiksi: yritämme luoda hybrisiä elektronisia piirejä, joissa jotkut toiminnot toteutetaan perinteisen elektroniikan (transistorit) pohjalta,ja joitain uusia toimintoja, joita on vaikea toteuttaa laitteistossa, tarjotaan muistivien perusteella."
UNN: n tutkijat opiskelemassa muistilaitteiden adaptiivisen vasteen parametreja / E. Emelyanova (NIPT NNSU)
Hankkeen tavoitteena on luoda kompakteja elektronisia laitteita, jotka perustuvat memrisoreihin, jotka toistavat synaptisen plastilisuuden ominaisuuden ja toimivat osana biosimulaarisia hermoverkkoja yhdessä elävien biologisten kulttuurien kanssa. Memrisoreihin perustuvien hybridi-hermoverkkojen käyttö avaa uskomattomia näkymiä. Ensinnäkin, memristori voi auttaa sovittamaan nykyaikaisten supertietokoneiden voiman yhdellä sirulla. Toiseksi on mahdollista luoda robotteja, jotka hallitsevat keinotekoisesti kasvatettuja hermoviljelmiä. Kolmanneksi, sellaisia "aivojen kaltaisia" järjestelmiä voidaan käyttää korvaamaan osa elävästä hermostosta elektronisella, vaurioiden tai tautien varalta.