Forskare från RMIT University har efterliknat hur den mänskliga hjärnan bearbetar information med utvecklingen av en elektronisk långtidsminnescell.
Forskare vid MicroNano Research Facility (MNRF) har byggt en av världens första elektroniska multi-state minnesceller som speglar hjärnans förmåga att samtidigt bearbeta och lagra flera delar av information.
Utvecklingen för dem närmare att imitera viktiga elektroniska aspekter av den mänskliga hjärnan – ett viktigt steg mot att skapa en bionisk hjärna – som kan hjälpa till att låsa upp framgångsrika behandlingar för vanliga neurologiska tillstånd som Alzheimers och Parkinsons sjukdomar.
Upptäckten publicerades nyligen i den prestigefyllda materialvetenskapstidskriften Avancerade funktionella material .
Projektledare Dr Sharath Sriram, medledare för RMIT Functional Materials and Microsystems Research Group, sade att den banbrytande utvecklingen imiterar hur hjärnan använder långtidsminnet.
"Det här är det närmaste vi har kommit till att skapa ett hjärnliknande system med minne som lär sig och lagrar analog information och är snabb på att hämta denna lagrade information, " sa Dr Sharath.
"Den mänskliga hjärnan är en extremt komplex analog dator... dess utveckling är baserad på dess tidigare erfarenheter, och hittills har denna funktion inte kunnat reproduceras tillräckligt med digital teknik."
Förmågan att skapa mycket täta och ultrasnabba analoga minnesceller banar väg för att imitera mycket sofistikerade biologiska neurala nätverk, han sa.
Forskningen bygger på RMITs tidigare upptäckt där ultrasnabba minnen i nanoskala utvecklades med ett funktionellt oxidmaterial i form av en ultratunn film - 10, 000 gånger tunnare än ett människohår.
Dr Hussein Nili, huvudförfattare till studien, sa:"Denna nya upptäckt är betydelsefull eftersom den tillåter multitillståndscellen att lagra och bearbeta information på precis samma sätt som hjärnan gör.
"Tänk på en gammal kamera som bara kunde ta bilder i svartvitt. Samma analogi gäller här, snarare än bara svartvita minnen har vi nu minnen i fyrfärg med skugga, ljus och konsistens, det är ett stort steg."
Även om dessa nya enheter kan lagra mycket mer information än konventionella digitala minnen (som bara lagrar 0:or och 1:or), det är deras hjärnliknande förmåga att komma ihåg och behålla tidigare information som är spännande.
"Vi har nu introducerat kontrollerade fel eller defekter i oxidmaterialet tillsammans med tillägg av metallatomer, som frigör den fulla potentialen av den "memristiva" effekten – där minneselementets beteende är beroende av dess tidigare erfarenheter, " sa Dr Nili.
Nanoskaliga minnen är föregångare till lagringskomponenterna i det komplexa nätverk av artificiell intelligens som behövs för att utveckla en bionisk hjärna.
Dr Nili sa att forskningen hade otaliga praktiska tillämpningar inklusive potentialen för forskare att replikera den mänskliga hjärnan utanför kroppen.
"Om du kunde replikera en hjärna utanför kroppen, det skulle minimera etiska problem som är involverade i behandling och experiment på hjärnan, vilket kan leda till bättre förståelse av neurologiska tillstånd, " sa Dr Nili.
