Сконструирован транзистор, моделирующий характеристики синапса

Французским инженерам удалось создать органический транзистор с добавлением наночастиц золота, что может употребляться в схемах, имитирующих передачу сигналов в нервной совокупности.

Синапсы — области контакта нейронов между собой либо с иннервируемыми ими тканями — помогают для передачи нервных импульсов. Неспециализированное число синапсов в мозге человека примерно на семь порядков превосходит количество нейронов; разумеется, в случае если ученые желают создать компьютер, моделирующий деятельность мозга, им совсем нужно создать несложный и действенный «электронный синапс». Такие устройства уже конструировались ранее, но все предложенные схемы содержали не меньше семи кремниевых транзисторов.

Сконструирован транзистор, моделирующий характеристики синапса Конструкция транзистора; «С» — сток, «И» — исток (иллюстрация из издания Advanced Functional Materials)

Свойство настраивать параметры передачи входных сигналов относится к наиболее значимым чертям биологического синапса. Он, например, может ослаблять сигнал в том случае, если импульсы подаются на «вход» с высокой частотой; это его свойство принято именовать пластичностью.

Авторам удалось взять электронный аналог результата пластичности посредством золотых наночастиц и органического полупроводника — ароматического углеводорода пентацена. Частицы были заключены в пентаценовую пленку и размешались в канале транзистора, играя роль наноразмерных конденсаторов. Для «усиливающего» синапса перед подачей периодической последовательности импульсов исследователи заряжали наночастицы (подавали отрицательное напряжение на затвор), а «ослабляющий» синапс потребовал предварительной подачи хорошего напряжения.

Авторам кроме этого удалось смоделировать поведение синапсов обоих типов без начального программирования. В этом случае на затвор подавалась такая же периодическая последовательность импульсов, определявшая процесс разряда и заряда наночастиц.

Выходной сигнал (ток стока) транзистора, имитирующего «ослабляющий» (вверху) и «усиливающий» синапсы. В первом случае на затвор предварительно подавали напряжение +50 В, во втором — –50 В. (Иллюстрация из издания Advanced Functional Materials)

Полная версия отчета размещена в издании Advanced Functional Materials; препринт статьи возможно скачать с сайта arXiv.

Строение синапса-meduniver.com

Статьи, которые будут Вам интересны: