Фізики наблизилися до створення штучного аналога головного мозку

Американські вчені створили перший повний аналог синапсів клітин головного мозку за допомогою надпровідників і набору магнітів. Подібна система відкриває дорогу для створення мереж з мільйонів і мільярдів нейронів, повідомляють вчені в журналі Science Advances.

Синапси, або нервові закінчення, являють собою особливі структури на поверхні нервових клітин, які дозволяють їм передавати інформацію в сусідні нейрони, обмінюючись з ними особливими молекулами-нейротрансмітером.

Кожне подібне закінчення має певний поріг чутливості, нижче якого клітина ігнорує сигнали, що надходять до неї. В ролі цього порогу виступає число "мішечків" і рецепторів у синапсі – чим їх більше, тим сильніше клітина буде реагувати на сигнали. Як відзначають дослідники, ця особливість нервових закінчень є найскладнішою для копіювання і "перенесення" на штучні носії.

Всі існуючі варіанти реалізації такого порогу активації роблять штучні нейрони в сотні і десятки тисяч разів менш ефективними, ніж клітини людського мозку. З цієї причини всі існуючі варіанти "штучного мозку" складаються з декількох сотень або тисяч "клітин" або ж вони не повністю копіюють всі властивості нейронів і синапсів.

Тепер же дослідникам вдалося вирішити цю проблему за допомогою надпровідників і квантових технологій. Основою їхнього киберсинапса виступає так званий перехід Джозефсона – кільце з надпровідникового матеріалу, розірване в одній точці і розділене на дві частини вставкою з ізолюючого матеріалу.

Подібна конструкція витрачає всього 1 аттоджоуль (10 в мінус 18 ступеню джоуля) на передачу одного імпульсу, що приблизно в 10 тисяч разів менше, ніж та кількість енергії, яку витрачають нейрони навіть з урахуванням того, як багато електрики витрачається на охолодження надпровідника майже до абсолютного нуля.

Це, як вважають творці цих киберсинапсів, дозволяє використовувати їх для створення надскладних нейромереж і нейроморфных чіпів, які не поступаються в складності мозку людини і містять у собі мільярди мільярдів синапсів.

Раніше повідомлялося про те, що вчені виявили в мозку людини два кластера генів, які відповідають за розвиток інтелекту. В ході досліджень вчені встановили, що ці ж гени в зміненому стані можуть призвести до епілепсії та когнітивного дисбалансу.