Mänsklig liknande avkänning av robotar som använder konstgjorda neuroner
Ett nytt samarbete mellan Northwestern University och Georgia Tech har lett till utvecklingen av en konstgjord elektrokemisk neuron som efterliknar mänskliga neurala svar, vilket banar vägen för smartare robotar och avancerade sensoriska system.
Forskare har länge kämpat för att replikera mänsklig uppfattning med hjälp av organisk elektronik på grund av komplexiteten i sensoriska neuronnät.En banbrytande studie av forskare vid Northwestern University och Georgia Tech har emellertid fört oss närmare detta mål.Teamet har utvecklat en högpresterande organisk elektrokemisk neuron (OECN) som verkar inom frekvensområdet för mänskliga neuroner, vilket erbjuder enastående framsteg inom konstgjord avkänning.
Denna neuron utgör en del av ett komplett konstgjord uppfattningssystem som integrerar organiska material med konstgjorda beröringsreceptorer och synapser.Systemet möjliggör taktil avkänning och bearbetning i realtid, efterliknar uppfattning om biologisk beröring.Forskningen, publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences, kunde revolutionera intelligent robotik genom att förbättra sensoriska förmågor avsevärt.
"Studien markerar ett stort språng inom organisk elektronik och deras roll i att överbrygga biologi och teknik," sade Yao Yao, en nordvästlig ingenjörsprofessor och huvudförfattare."Vi har utformat en konstgjord neuron med ett reducerat fotavtryck och exceptionell prestanda, vilket möjliggör ett neuromorft taktilt uppfattningssystem som noggrant replikerar verkliga biologiska processer."
En viktig utmaning i konstgjorda neurala kretsar har varit deras begränsade avfyrningsfrekvens.Enligt medförfattare Tobin J. Marks fungerar en känd materialforskare vid Northwestern, befintliga konstgjorda kretsar inom ett smalt område."Vår syntetiska neuron uppnår en enastående avfyrningsfrekvensmodulering, som erbjuder ett intervall 50 gånger bredare än nuvarande organiska elektrokemiska neurala kretsar," förklarade Marks.
Samkorsande författare Antonio Facchetti, professor vid Georgia Tech, betonade genombrottets betydelse."Detta är det första kompletta neuromorfiska taktila uppfattningssystemet med konstgjorda neuroner," sade han."Det kan koda taktila stimuli till neuronala signaler i realtid och översätta dem till post-synaptiska svar."
Teamet har tagit ett avgörande steg mot att replikera mänskliga sensoriska nätverk genom att integrera expertis inom organisk syntes, elektronik och kretsdesign.Framtida framsteg kommer att fokusera på ytterligare miniatyrisering, vilket förenar konstgjord avkänning närmare komplexiteten i den mänskliga hjärnans 86 miljarder neuroner.