Az amerikai Massachusettsi Egyetem kutatói olyan mesterséges idegsejtet hoztak létre, amely nemcsak az emberi agyhoz hasonló módon működik, hanem annak elektromos nyelvét is képes "megérteni". A baktériumok által termelt fehérje nanovezetékekből készült neuron áttörést jelenthet az energiahatékony, biológiailag ihletett számítógépek fejlesztésében és az emberi testtel közvetlenül kommunikáló elektronikai rendszerek megalkotásában.
Az emberi agy az evolúció egyik legnagyobb technológiai csodája: milliárdnyi idegsejt szinkronizált működésével hatalmas mennyiségű információt képes feldolgozni mindössze 20 wattnyi energiával - kevesebbel, mint amennyit egy átlagos izzó fogyaszt. Ezzel szemben a mai mesterséges intelligencia-rendszerek, például a nagy nyelvi modellek működtetése több megawattnyi energiát igényel. Ezt az óriási hatékonyságbeli különbséget igyekszik áthidalni a Massachusettsi Egyetem (UMass Amherst) mérnökeinek legújabb fejlesztése, amelyet a Nature Communications tudományos folyóiratban publikáltak.
A kutatócsoport - Shuai Fu doktorandusz és Jun Yao villamosmérnök professzor vezetésével - olyan mesterséges idegsejtet épített, amelynek elektromos viselkedése szinte tökéletesen megegyezik az emberi neuronokéval. A kulcs az úgynevezett fehérje nanovezetékekben rejlik, amelyeket egy különleges, elektromos áramot termelő baktérium, a Geobacter sulfurreducens állít elő. Ezek a vezetékek lehetővé teszik, hogy az eszköz mindössze 0,1 voltos feszültségen működjön - éppen azon a szinten, amelyet az emberi idegsejtek is használnak.
Ez a fejlesztés azért számít mérföldkőnek, mert a korábbi mesterséges neuronok tízszer nagyobb feszültséget és százszor több energiát igényeltek, ami nemcsak a biológiai rendszerekkel való összekapcsolódást akadályozta, hanem a gyakorlati alkalmazásokat is erősen korlátozta. Az új, alacsony feszültségű modell ezzel szemben közvetlenül kommunikálhat élő sejtek vagy idegrendszeri hálózatok elektromos jeleivel anélkül, hogy bármiféle káros hatást okozna.
Jun Yao szerint ez a fejlesztés nem csupán az idegtudomány számára forradalmi, hanem az elektronika és a számítástechnika jövőjét is átformálhatja. A mai elektronikus szenzorok és viselhető eszközök minden mérési adatot először felerősítenek, mielőtt a számítógép feldolgozhatná azokat - ez a lépés azonban megnöveli az energiafogyasztást és a rendszer bonyolultságát. A mesterséges neuronokra épülő szenzorok viszont amplifikáció nélkül képesek feldolgozni a jeleket, így sokkal gyorsabbak, hatékonyabbak és biológiailag kompatibilisek lehetnek.
A fehérje nanovezetékek alkalmazása nem új a kutatócsoport számára: korábban ezekkel a mikrostruktúrákkal izzadságból energiát nyerő biofilmet, betegségeket kimutató "elektronikus orrot", valamint "levegőből energiát termelő" szerkezetet is létrehoztak. Most azonban először sikerült e biológiai vezetékeket egy olyan mesterséges idegsejt áramkörébe integrálni, amely az agyhoz hasonló elektromos jeleket generál és fogad.
A kutatók szerint ez a technológia alapjaiban változtathatja meg, hogyan közelítünk a mesterséges intelligencia és az emberi agy kapcsolatának kutatásához. A jövőben olyan számítógépek születhetnek, amelyek nemcsak biológiai inspirációt merítenek az idegrendszerből, hanem ténylegesen annak nyelvén működnek. Ez pedig nemcsak energiahatékonyabb, hanem radikálisan új típusú interakciókat is lehetővé tehet az ember és a gép között - a mesterséges neuronok most először valóban "megszólaltak" az agy nyelvén.
