Robotik och bärbara enheter kan snart bli lite smartare med tillägget av en stretchig, bärbar synaptisk transistor utvecklad av Penn State-ingenjörer. Enheten fungerar som nervceller i hjärnan för att skicka signaler till vissa celler och hämma andra för att förstärka och försvaga enheternas minnen.

Leds av Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Karriärutveckling Docent i ingenjörsvetenskap och mekanik och docent i biomedicinsk teknik och i materialvetenskap och teknik, designade teamet den synaptiska transistorn för att integreras i robotar eller bärbara enheter och använda artificiell intelligens för att optimera funktioner. Detaljerna publicerades 29 september i Nature Electronics .

"Att spegla den mänskliga hjärnan, robotar och bärbara enheter med den synaptiska transistorn kan använda dess artificiella neuroner för att "lära sig" och anpassa sina beteenden," sa Yu. "Till exempel, om vi bränner vår hand på en spis gör det ont, och vi vet att vi ska undvika att röra vid den nästa gång. Samma resultat kommer att vara möjliga för enheter som använder den synaptiska transistorn, eftersom den artificiella intelligensen kan "lära sig" och anpassa sig till sin miljö."

Enligt Yu var de artificiella neuronerna i enheten designade för att fungera som neuroner i det ventrala tegmentala området, ett litet segment av den mänskliga hjärnan som ligger i den översta delen av hjärnstammen. Neuroner bearbetar och överför information genom att frigöra signalsubstanser vid sina synapser, vanligtvis belägna vid neurala celländar. Excitatoriska neurotransmittorer utlöser aktiviteten hos andra neuroner och är förknippade med att förbättra minnen, medan hämmande neurotransmittorer minskar aktiviteten hos andra neuroner och är associerade med försvagande minnen.

"Till skillnad från alla andra delar av hjärnan kan neuroner i det ventrala tegmentala området släppa ut både excitatoriska och hämmande neurotransmittorer samtidigt," sa Yu. "Genom att designa den synaptiska transistorn så att den fungerar med båda synaptiska beteenden samtidigt, behövs färre transistorer jämfört med konventionell integrerad elektronikteknik, vilket förenklar systemarkitekturen och gör att enheten kan spara energi."

För att modellera mjuka, stretchiga biologiska vävnader använde forskarna töjbara tvåskiktshalvledarmaterial för att tillverka enheten, vilket gjorde att den kunde sträckas och vridas under användning, enligt Yu. Konventionella transistorer, å andra sidan, är stela och går sönder när de deformeras.

"Transistorn är mekaniskt deformerbar och funktionellt omkonfigurerbar, men behåller ändå sina funktioner när den sträcks mycket," sa Yu. "Den kan fästas på en robot eller bärbar enhet för att fungera som deras yttersta hud." + Utforska vidare

Neuromorf minnesenhet simulerar neuroner och synapser