Engenheiros de Massachusetts Amherst criaram um neurônio artificial cuja atividade elétrica corresponde de perto às células cerebrais naturais. A inovação é baseada em pesquisas anteriores da equipe usando proteína nanawar feita de bactérias geradoras de energia. Este novo método pode abrir caminho para computadores que são controlados pelo sistema vivo de forma eficiente e até mesmo conectados diretamente a tecidos biológicos.
“Nosso cérebro processa muitos dados”, disse Shu Fu, estudante de graduação em engenharia elétrica e de computação de Umus Amharst e autor publicado. ComunicaçãoO “Mas sua eletricidade é muito baixa, especialmente se comparada à quantidade de eletricidade que leva um modelo de linguagem grande como o ChatzPT.”
O corpo humano funciona com habilidades elétricas significativas – 100 vezes maiores do que um circuito normal de computador. Existem bilhões de neurônios no cérebro, células especializadas que enviam e recebem sinais elétricos por todo o corpo. Realizar uma tarefa como contar histórias consome cerca de 20 watts de energia no cérebro humano, onde um grande modelo de linguagem pode ser necessário mais do que megawatts para realizar a mesma coisa.
Os engenheiros há muito tentam projetar neurônios artificiais para uma computação mais baseada em esboços de energia, mas isso se tornou um grande obstáculo para reduzir sua voltagem para corresponder ao nível biológico. “As versões anteriores de neurônios artificiais têm 10 vezes mais voltagem – e 100 vezes mais energia – que usamos mais do que criamos”, disse June Yao, professora associada de engenharia elétrica e de computação na Yumus Amharst. Por causa disso, os projetos anteriores eram muito menos qualificados e não podiam se conectar diretamente aos neurônios vivos, que são sensíveis ao forte sinal elétrico.
Yao diz: “Registramos apenas 0,1 volts, que é quase o mesmo que os neurônios do nosso corpo”.
Existem diferentes aplicações que podem conversar com nosso corpo diretamente em dispositivos eletrônicos, desde renovações até computadores bioinspirados até políticas mais eficientes.
“Atualmente, temos todos os tipos de sistemas de detecção eletrônica”, diz Yao, “mas eles são relativamente elegantes e ineficientes. Cada vez que sentem o sinal do nosso corpo, eles precisam ser ampliados eletricamente para que qualquer computador possa analisá-lo.
O elemento secreto do novo neurônio curto e poderoso do grupo é uma nanoproteína sintetizada a partir de bactérias notáveis Enxofre GeobacterEle também contém energia para gerar eletricidade. Yao, com vários colegas, usou nanoproteínas de bactérias para projetar toda uma série de dispositivos extraordinários e qualificados: um biofilme, alimentado pelo suor, que pode fortalecer os eletrônicos pessoais; Um “nariz eletrônico” que pode amenizar a doença; E um dispositivo, que pode ser construído por quase qualquer coisa, que pode gerar eletricidade a partir do ar.
Este estudo foi realizado pelo Army Research Office, pela US National Science Foundation, pelos National Health Institutes e por Alfred P. Foi apoiado pela Sloan Foundation.
