پژوهشگران نورون‌های مصنوعی طراحی کرده‌اند که عملکرد ادراکی انسان را بازسازی می‌کنند که این موضوع می‌تواند باعث ارتقای توانایی ربات‌ها در درک محیط شود.
به گزارش تکناک، مهندسی فرایندهای زیستی مانند سیستم‌های ادراکی، همچنان چالشی اساسی برای متخصصان الکترونیک آلی به حساب می‌آید. این دشواری از آنجا ناشی می‌شود که حواس انسانی بر شبکه‌ای سازگار از نورون‌های حسی متکی است، که در واکنش به محرک‌های محیطی، پیام‌های عصبی ارسال می‌کنند.
در پژوهشی مشترک، دانشگاه نورث‌وسترن و مؤسسه فناوری جورجیا موفق به ساخت یک نورون الکتروشیمیایی آلی با عملکرد بالا شده‌اند، که در محدوده فرکانسی نورون‌های انسانی فعالیت می‌کند.
همچنین آنها با توسعه مواد آلی مکمل، یک سیستم ادراکی کامل ایجاد کرده‌اند که در آن، نورون‌های مصنوعی با گیرنده‌های لمسی و سیناپس‌های مصنوعی ترکیب شده‌اند. این فناوری امکان حس و پردازش سیگنال‌های لمسی را به صورت لحظه‌ای فراهم می‌کند.
این پژوهش که در Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است، می‌تواند راه را برای توسعه ربات‌های هوشمند و سیستم‌های پیشرفته‌ای هموار کند که به دلیل محدودیت در فناوری حسگرها، عملکرد ضعیف‌تری نسبت به انسان دارند.
فهرست مطالب
پیشرفت در فناوری الکترونیک آلی
یاو یاو، استاد مهندسی در دانشگاه نورث‌وسترن و نویسنده اصلی این مطالعه گفت:
«این پژوهش نشان‌دهنده پیشرفتی چشمگیر در الکترونیک آلی و نقش آن در ایجاد پیوند میان زیست‌شناسی و فناوری است. ما یک نورون مصنوعی با ابعاد کوچک‌تر و ویژگی‌های عصبی برتر طراحی کرده‌ایم. با تکیه بر این قابلیت، یک سیستم ادراکی لمسی نورومورفیک ایجاد شده است، که فرایندهای زیستی واقعی را شبیه‌سازی می‌کند.»
توبین جی. مارکس، استاد شیمی در دانشگاه نورث‌وسترن و نویسنده مسئول این تحقیق، با اشاره به محدودیت مدارهای عصبی مصنوعی موجود، عنوان کرد:
«نورون‌های مصنوعی ما عملکرد بی‌سابقه‌ای در تنظیم فرکانس شلیک دارند و دامنه‌ای ۵۰ برابر گسترده‌تر از مدارهای عصبی الکتروشیمیایی آلی پیشین ارائه می‌دهد. این ویژگی، دستگاه ما را به یکی از پیشرفته‌ترین نمونه‌ها در حوزه نورون‌های الکتروشیمیایی آلی تبدیل می‌کند.»
مشارکت پژوهشگران در ساخت نورون‌های مصنوعی
مارکس که از متخصصان برجسته در حوزه‌های شیمی آلی فلزی، کاتالیز شیمیایی، علوم مواد، الکترونیک آلی، فتوولتائیک و نانوفناوری است، در این تحقیق به عنوان استاد مهندسی مواد، مهندسی شیمی و زیست‌شناسی در دانشکده مهندسی مک‌کورمیک و استاد فیزیک کاربردی فعالیت داشته است. آنتونیو فاکتی، استاد مهندسی مواد در مؤسسه فناوری جورجیا و استاد وابسته شیمی در دانشگاه نورث‌وسترن، دیگر نویسنده این مطالعه است.
فاکتی درباه ساخت این فناوری بیان کرد: «این پژوهش نخستین سیستم ادراکی نورومورفیک لمسی را بر پایه نورون‌های مصنوعی معرفی می‌کند، که شامل گیرنده‌های لمسی و سیناپس‌های مصنوعی است. این فناوری قادر است محرک‌های لمسی را به سیگنال‌های عصبی ضربانی در زمان واقعی تبدیل کند و سپس آنها را به پاسخ‌های پس‌سیناپسی انتقال دهد.»
این پروژه با همکاری پژوهشگرانی از حوزه‌های مختلف انجام شده است. متخصصان سنتز مواد آلی، ترکیبات پیشرفته‌ای را توسعه داده‌اند، که سپس در طراحی، ساخت و یکپارچه‌سازی مدارهای الکترونیکی این نورون‌های مصنوعی به کار گرفته شده‌اند.
با توجه به اینکه مغز انسان دارای شبکه‌ای عظیم متشکل از ۸۶ میلیارد نورون می‌باشد، بازآفرینی سیستم‌های حسی همچنان چالشی پیچیده باقی مانده است.
محدودیت‌های موجود شامل ابعاد دستگاه‌ها و امکان تولید انبوه آنها است. تیم پژوهشی در آینده قصد دارد با کاهش ابعاد این دستگاه، گامی دیگر به‌سوی شبیه‌سازی کامل سیستم‌های حسی انسانی بردارد.
