Международная команда специалистов разработала экспериментальное устройство, проявляющее свойства, аналогичные определенным функциям мозга — обучению, запоминанию, забыванию, а также бодрствованию и сну.

Исследование, которым руководили ученые из Национального института материаловедения Японии, — один из первых шагов на пути к приданию компьютерам физического и функционального сходства с мозгом, пишет Phys.org. Такие машины смогут решать задачи, недоступные современным компьютерам, и расходовать при этом меньше энергии.

«Эта система находится между порядком и хаосом, на границе хаоса, — сказал Джеймс Гимзевски из Калифорнийского университета, член исследовательской группы. — То, как устройство постоянно развивается и меняется, имитирует человеческий мозг. Оно реализует различные типы поведения, которые не повторяются».

Устройство, созданное и изученное учеными, состоит из серебряных нанопроводов со средним диаметром 360 нм. Они покрыты изолирующим полимером толщиной 1 нм. Само устройство — около 10 кв. мм в размере. Нанопроволока, выросшая на кремниевой подложке, формирует плотно переплетенную структуру, напоминающую неокортекс — ту часть мозга, которая отвечает за высшую нервную деятельность: язык, восприятие, сознание.

От обычной электронной схемы эту наноцепь отличает то, что электроны, движущиеся по ней, меняют физическую конфигурацию цепи. К примеру, ток заставлял мигрировать атомы серебра внутри полимерной оболочки и образовывать связи там, где два провода накладываются друг на друга. Всего в системе было 10 млн таких соединений, аналогичных синапсам, с помощью которых соединяются и коммуницируют клетки мозга.

Подключив два электрода к этой системе, ученые увидели, что она проявляет характеристики, которые невозможно приписать отдельным частям системы. Это еще одна черта, которая делает ее похожей на мозг и непохожей на современные компьютеры.

После того как ток проходит сквозь сеть нанопроводов, связи между ними действуют еще до одной минуты, что напоминает процесс обучения и запоминания в мозге. В других случаях связи обрываются сразу же после прекращения подачи тока, как в процессе забывания. А если подать меньше энергии, то устройство демонстрирует поведение, свойственное спящему мозгу, если изучить его в аппарате фМРТ.

Метод, разработанный командой ученых, пригодится для производства новых типов аппаратного обеспечения, одновременно энергоэффективного и способного обрабатывать сложные наборы данных, бросающие вызов пределу возможностей современных компьютеров.