Forskare från MESA+ Institute for Nanotechnology och CTIT Institute for ICT Research vid University of Twente i Nederländerna har producerat fungerande elektroniska kretsar som har utvecklats på ett radikalt nytt sätt, med metoder som liknar darwinistisk evolution. Storleken på dessa kretsar är jämförbar med storleken på deras konventionella motsvarigheter, men de är mycket närmare naturliga nätverk som den mänskliga hjärnan. Fynden lovar en ny generation kraftfulla, energieffektiv elektronik, och har publicerats i den framstående ledande brittiska tidskriften Naturens nanoteknik .

Utvecklingen av digitala datorer är en av 1900-talets största framgångar. Under de senaste decennierna, datorer har blivit allt kraftfullare genom att integrera allt mindre komponenter på silikonchips. Dock, det blir svårt och dyrt att driva miniatyrisering. Strömtransistorer består av endast en handfull atomer, och det är en stor utmaning att producera chips där de miljontals transistorerna har samma egenskaper. En annan nackdel:Energiförbrukningen når oacceptabla nivåer. Behovet av alternativ är uppenbart, och forskare vänder sig till naturliga processer. Evolution har lett till kraftfulla datorsubstrat som organiska hjärnor, som löser komplexa problem på ett energieffektivt sätt. Naturen har utvecklat komplexa nätverk som kan utföra många uppgifter parallellt.

Forskarnas tillvägagångssätt vid universitetet i Twente bygger på metoder som liknar de som finns i naturen, använda nätverk av guld nanopartiklar för att utföra viktiga beräkningsuppgifter. Till skillnad från konventionell elektronik, denna process involverar inte designade kretsar. Genom att använda "designlösa" system, forskarna undviker kostsamma designfel. Beräkningskraften hos deras nätverk möjliggörs genom att tillämpa artificiell evolution. Denna snabba utveckling tar mindre än en timme, snarare än miljoner år. Genom att applicera elektriska signaler, ett enda nätverk kan konfigureras till 16 olika logiska grindar. Det evolutionära tillvägagångssättet fungerar runt – eller kan till och med dra fördel av – möjliga materialdefekter som kan vara ödesdigra i konventionell elektronik.

Detta är första gången som forskare har insett robust elektronik med hjälp av artificiell evolution på distansskalor som konkurrerar med kommersiell teknologi. Detta banar väg för att utföra mer komplexa uppgifter som är svåra att utföra på nuvarande digitala datorer eller som tar mycket tid och energi. Forskarna föreställer sig ett spektrum av möjliga tillämpningar, inklusive bärbar elektronik eller medicinsk teknik.