Оптоволокно, работающее как человеческая нервная система

20.04.2022

Ученые из сингапурского Центра прорывных фотонных технологий и британского Исследовательского центра оптоэлектроники создали действующую оптическую модель нейрона. Для этого они воспользовались особыми свойствами аморфного сплава на основе халькогенидов.

По сути, был синтезирован новый вид оптоволокна, способный менять прозрачность. Это дает возможность обеспечить условия распространения оптических сигналов, сходные с теми, которые существуют в человеческом мозге.

Воспользовавшись этим свойством, исследователи добились функциональности, повторяющей механизм распространения сигналов в аксонах и синапсах, тем самым доказав, что оптические аналоги нейронов могут демонстрировать функциональность, аналогичную работе мозга человека.

Оптоволокно для эксперимента было изготовлено из аморфного стекла, представляющего собой сплав сульфида галлия и оксида лантана. Для эмуляции функций химического синапса волокно поочередно облучается сбоку светом с разной длиной волны, вызывая так называемый фотонный синапс. В результате ученым удалось воспроизвести механизм химического распространения сигнала в нейронах.

В своей работе исследователи из Сингапура продемонстрировали ряд оптических аналогов функций мозга. Среди них - удержание состояния покоя и моделирование изменений электрической активности в нервной клетке при ее стимуляции.

Данное исследование может способствовать увеличению скорости и эффективности традиционных компьютерных систем. С появлением в новых версиях компьютеров механизмов адаптации и обучения, они смогут обрабатывать огромные объемы данных с намного меньшими затратами энергии.

Современные компьютеры, моделирующие работу нервных клеток, на 6-9 порядков менее эффективны по сравнению с биологическими системами. Для примера, моделирование пятисекундной работы мозга занимает 500 секунд машинного времени и требует 1,4 мегаватта энергии.

<< Назад: Механическая клавиатура HVER Stealth 20.04.2022

>> Вперед: Беспроводная 100-ваттная зарядка Honor Superfast 19.04.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Электрон изучает наноструктуру 14.01.2006 Швейцарские ученые придумали, как электронами изучать наноструктуры. В первых карманных CD-проигрывателях было по четыре батарейки, которых хватало на один диск. Материаловеды в результате кропотливой работы уменьшили потребление энергии в пятьдесят раз. Однако динамика материала на уровне нанометров нам до сих пор не понятна. "Я не знаю, кто и как применит мое устройство, но у меня нет сомнения, что оно поможет решению этой задачи", - говорит профессор Бенуа Дево-Пледран из Федеральной политехнической школы Лозанны. Прибор для изучения наноструктур сделали из электронного микроскопа, в который вставили золотой фотокатод толщиной 20 нанометров. Его освещают ультрафиолетовым лазером, тот выбивает из фотокатода электроны с частотой 80 миллионов импульсов в секунду. И каждый из этих импульсов содержит не более десяти электронов. Попадая на образец, электроны его возбуждают, вызывая вспышки света, которые фиксирует спектрометр с разрешением в 10 пикосекунд. Это устройство опробовали на пирамидальных квантовых точках из арсенида галлия. В каждой из них есть несколько наноструктур. Попав в пирамидку, электрон добирается до ближайшей наноструктуры, а потом перемещается в точку с минимумом энергии, то есть в вершину пирамиды, откуда и вылетает квант света. По задержке времени между импульсом электронов и вспышкой света можно судить о строении пирамидки. "Широкий спектр энергии электронов позволяет исследовать такие полупроводники, которые невозможно возбудить лучом лазера, например алмаз или кремний", - говорит ученый.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025