Принстонские ученые разработали 3D устройство для интеграции живых нейронов с электроникой

Использование живых клеток головного мозга для вычислений Исследователи из Принстонского университета разработали уникальное трехмерное устройство объединяющее живые нейроны головного мозга с передовой электроникой В отличие от предыдущих систем где клетки выращивались в плоских чашках Петри новая технология задействует внутреннее пространство Основой послужила микроскопическая сетка из металлических нитей и электродов покрытая тончайшим слоем эпоксидной смолы Гибкость конструкции позволила десяткам тысяч клеток сплестись с электроникой в единую вычислительную сеть Устройство получившее название 3D MIND позволяет стимулировать электрическую активность нейронов и записывать их сигналы с беспрецедентной точностью В ходе экспериментов ученые более шести месяцев обучали систему распознавать пространственные и временные паттерны импульсов Главная цель проекта решение проблемы энергопотребления современного искусственного интеллекта Биологический мозг расходует в миллион раз меньше энергии чем современные вычислительные системы при выполнении схожих задач Разработка не только открывает путь к созданию сверхэффективных компьютеров но и поможет в изучении механизмов неврологических заболеваний

Ученые напечатали нейроны способные общаться с клетками мозга Инженеры создали искусственные нейроны которые могут разговаривать с живыми клетками мозга В отличие от прежних разработок они воспроизводят сложные сигналы почти как настоящие нейроны а не просто передают простые импульсы Ключевая идея печать электроники на мягком полимере близком по свойствам к тканям организма Такие нейроны уже протестировали на мозге мыши живые клетки реагировали на их сигналы так как будто они были естественными Эти системы энергоэффективнее классических ИИ моделей Один такой нейрон может кодировать больше информации что снижает требования к вычислительным ресурсам В перспективе это может привести к появлению нейроинтерфейсов нового поколения нейропротезов и более мозгоподобных вычислений Подробности в материале

Учёные собрали гибрид из живых нейронов и электроники В Princeton создали 3D устройство где живые клетки мозга соединены с микроэлектродами и могут выполнять простые вычислительные задачи В основе трёхмерная сетка из тонких проводников и электродов на которой вырастили десятки тысяч нейронов В отличие от обычных нейронов в чашке клетки росли не плоским слоем а прямо внутри 3D структуры Электроника может считывать сигналы нейронов и стимулировать их изнутри поэтому связь с живой сетью получается точнее Система оставалась стабильной больше шести месяцев что важно для долгих экспериментов Учёные уже научили гибрид распознавать разные электрические паттерны по месту и времени сигнала До живого компьютера ещё далеко но такая платформа может помочь в изучении мозга болезней нервной системы и сверхэкономичных вычислений Живые нейроны в компьютерах это будущее ИИ или слишком странная ветка развития Наши каналы Участвуй в конкурсе Технологии

Гибкие мышцы напечатанные на 3D принтере Ученые из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А Полсона и Института Висса разработали уникальный метод создания программируемых искусственных мышц Вдохновением для инженеров послужили природные спиралевидные структуры усики виноградной лозы и хоботы слонов В основе технологии лежит метод ротационной многоматериальной 3D печати В отличие от стандартных методов здесь используется вращающееся сопло которое одновременно выдавливает два типа материалов активный и пассивный Роль активного компонента выполняет жидкокристаллический эластомер который физически сжимается при нагревании Вторым элементом выступает мягкий эластомер сохраняющий свою форму В процессе печати внутри волокна формируется спиральная структура Когда на готовую нить воздействует тепло внутренний конфликт между сжимающимся и жестким материалами заставляет ее изгибаться или скручиваться Траектория движения программируется заранее за счет изменения скорости вращения сопла Исследователи уже создали рабочие прототипы термочувствительные фильтры и захваты для предметов Сейчас команда работает над уменьшением масштаба уже производя нити толщиной всего 100 микрон Эта технология открывает новые горизонты для мягкой робототехники и биомедицины включая создание самофиксирующихся нитей для инъекций

Трехмерное микроинструментальное устройство нейронной сети Исследователи Принстонского университета создали трёхмерное устройство объединяющее клетки мозга с микроскопической металлической сеткой электродов которое можно программировать для распознавания образов В отличие от предыдущих подходов система управляется изнутри что позволило с высокой точностью регистрировать и стимулировать электрическую активность нейронов более шести месяцев Устройство успешно распознало пространственные и временные паттерны в перспективе масштабирование для более сложных вычислительных задач www nature com articles s41928 026 01608 1

Учёные вырастили живые нейроны прямо внутри электроники Что будет если выращивать нервные клетки не рядом с электроникой а прямо внутри неё В Принстоне это проверили Учёные собрали тончайший каркас из металлических проводников покрыли мягкой эпоксидкой и вырастили вокруг него десятки тысяч клеток Они оплели электроды начали обмениваться сигналами и за несколько месяцев превратились в управляемую биологическую сеть Раньше нейроны либо растили плоским слоем на чипе либо подводили датчики снаружи к готовому комочку ткани Здесь электроника сидит внутри сети можно записывать активность точечно и стимулировать отдельные участки Устройство назвали 3D MIND наблюдения шли больше полугода И оно уже что то умеет Учёные подавали импульсы с разным пространственным и временным рисунком а алгоритм учился читать отклик нейронов Сеть справилась научилась отличать один паттерн от другого Но самое интересное зачем это всё Современный ИИ потребляет огромное количество электричества дата центры тянут гигаватты и это становится физическим ограничением А мозг решает сопоставимые задачи расходуя примерно в миллион раз меньше энергии По словам руководителя проекта Тянь Мин Фу энергия одно из ближайших узких мест ИИ и имеет смысл подсмотреть решение у биологии Заменой процессорам 3D MIND пока не станет до серьёзных задач ещё далеко Но направление обозначено Нейроны можно встраивать в архитектуру и программировать стимуляцией А заодно изучать как мозг считает и что в нём ломается при болезнях И делать мягкие импланты которые общаются с нервной тканью на её собственном языке а не считывают сигналы снаружи SciTechQuantumAI

Напечатанные нейроны заговорили с мозгом Инженеры Северо Западного университета напечатали искусственные нейроны которые сумели активировать настоящие клетки мозга В лабораторных срезах мышиного мозжечка живые нейроны ответили на эти импульсы так будто получили команду от соседних клеток Как это устроено Исследователи создали электронные чернила из нанохлопьев дисульфида молибдена и графена оба являются двумерными материалами а затем нанесли их на гибкую полимерную подложку методом аэрозольной струйной печати Ключевой трюк в полимере Обычно его убирают после печати потому что он мешает проводимости Но команда Марка Херсама пошла другим путём полимер частично разложили пропустив через устройство ток Разложение происходит неравномерно и в материале формируется узкий проводящий канал нить Весь ток сжимается в крошечную область и устройство выдаёт резкий электрический всплеск Очень похожий на то как стреляет настоящий нейрон Причём один такой искусственный нейрон умеет генерировать разные паттерны одиночные спайки устойчивую серию импульсов и другую активность Предыдущие попытки других лабораторий давали либо слишком медленные сигналы органические материалы либо слишком быстрые оксиды металлов Здесь удалось попасть в нужный временной диапазон и по длительности и по форме импульса Зачем всё это нужно Два направления Первое нейропротезы и интерфейсы мозг компьютер импланты для восстановления зрения слуха движения Второе энергоэффективные вычисления Мозг потребляет в сто тысяч раз меньше энергии чем цифровой компьютер Гигаваттные дата центры на выделенных ядерных электростанциях это тупик который не масштабируется Нужна архитектура вдохновлённая биологией Технология дешёвая и экономичная аддитивная печать расходует материал только там где он нужен droidergram

Учёные создали искусственные нейроны сигналы которых живой мозг воспринял как свои Инженеры из Северо Западного университета напечатали искусственные нейроны которые могут напрямую общаться с живыми клетками мозга Они выдают электрические сигналы практически не отличимые от настоящих импульсов нейронов Такая технология подводит нас к более тесному интерфейсу человек компьютер В перспективе это шаг к нейроморфным компьютерам работающим по принципам живого мозга мозговойимплант человекомашинноевзаимодействие нейроны нейроморфныевычислители Подробнее 3DNews в TG MAX VK

Инженеры напечатали искусственные нейроны и живой мозг мыши принял их сигналы за свои Чернила из дисульфида молибдена и графена струйная печать точное попадание в биологический временной диапазон Путь к нейропротезам и энергоэффективному ИИ