Дослідники працюють над новим поколінням електроніки, яка може розтягуватися, згинатися та пристосовуватися до людського тіла. На відміну від традиційних кремнієвих чіпів штучного інтелекту, ці пристрої не лише гнучкі, а й здатні обробляти інформацію за принципами, схожими на роботу людського мозку.
Нейроморфна електроніка
Сьогодні однією з головних проблем медичної електроніки залишається несумісність між жорсткими електронними компонентами та м’якими тканинами організму. Серце, легені, м’язи та шкіра постійно рухаються, тоді як звичайні мікросхеми не можуть змінювати свою форму. Через це імпланти та датчики можуть втрачати контакт із тканинами, викликати подразнення або виходити з ладу.
Щоб вирішити цю проблему, науковці запропонували інший підхід. Замість того, щоб змушувати організм пристосовуватися до електроніки, вони створюють електроніку, яка поводиться подібно до живих тканин.
У нещодавньому огляді, опублікованому в науковому журналі International Journal of Extreme Manufacturing, описано розвиток м’якої нейроморфної електроніки. Це новий клас пристроїв, який поєднує сенсори, пам’ять і обчислювальні можливості в еластичних матеріалах, здатних працювати на поверхні тіла або навіть усередині нього.
На відміну від звичайних схем, які передають сигнали лише за допомогою електронів, нові системи використовують спеціальні полімери та іоногелі. Вони можуть переносити як електрони, так і іони. Завдяки цьому такі пристрої частково наслідують принципи передачі сигналів між нейронами.
Здатність до мислення
Окремі компоненти вже здатні імітувати синаптичну пластичність – механізм, завдяки якому мозок навчається та запам’ятовує інформацію. Іншими словами, сама електроніка може змінювати свою поведінку на основі попереднього досвіду, подібно до того, як це роблять нервові клітини.
Ще однією перевагою стала висока еластичність. Деякі експериментальні елементи можуть розтягуватися до 140% від своєї початкової довжини, що навіть перевищує природні можливості людської шкіри. Це відкриває шлях до створення датчиків для ділянок тіла, які постійно рухаються.
Крім того, нові пристрої працюють при дуже низькій напрузі – менш ніж 0,5 вольта. Це дозволяє зменшити нагрівання та знизити ризик пошкодження тканин під час тривалого використання. У деяких експериментах така електроніка вже демонструвала здатність аналізувати серцевий ритм та виконувати інші складні завдання.
У майбутньому технологія може стати основою для створення електронної шкіри, розумних протезів і м’яких роботизованих систем. Вони зможуть самостійно обробляти інформацію про дотики, рухи та інші сигнали без постійного зв’язку із зовнішнім комп’ютером.