Исследователи показали, что нейронные сети, построенные из крошечных отрезков проволоки, «обладают» краткосрочной и долгосрочной памятью. Международная группа ученых под руководством Сиднейского университета проверила способность сети из нанопроволоки выполнять сложные когнитивные задачи, характерные для сложной нервной системы. Анализ показал, что сети, имитирующие физическую структуру мозга, могут обучаться и запоминать данные.

Для тестирования своей сети ученые использовали модифицированный аналог задачи n-назад (англ. n-back). Это популярный эксперимент, который используется в нейрофизиологии и психологии для оценки памяти. При проведении теста испытуемый, которому предъявляют серию изображений (визуальный тест) или называют предметы (тест на слух), должен указать, когда тот или иной предмет встречался n-шагов назад.

Например, такая задача может включать демонстрацию последовательности букв, и человеку нужно сказать, когда та же буква встречалась 1, 2 и более шагов назад. Средний для большинства людей результат в такой задаче — 7. Это значит, что большинство людей могут распознать то же изображение, которое появилось семь шагов назад.

Исследователи обнаружили, что сеть из нанопроволоки также способна «запоминать» желаемую конечную точку в электрической цепи на семь шагов назад.

«Мы манипулировали напряжениями концевых электродов, чтобы заставить пути измениться вместо того, чтобы позволить сети просто делать свое дело», — объясняет Алон Леффлер, соавтор исследования.

Серия экспериментов показала, что под внешним воздействием наносеть «обучалась» и ее память «укреплялась»: сеть запоминала пути, предложенные ученым и со временем сформировавшаяся связь не уменьшалась. Это напоминает работу синаптической сети, отмечают ученые, одни связи усиливаются, другие — ослабевают и в результате в процессе обучения формируются устойчивые связи.

Формирование устойчивых связей в сети из нанопроволоки. Изображение: Alon Loeffler, University of Sydney

Сети из нанопроволоки — это тип нанотехнологий, обычно изготавливаемых из крошечных серебряных проводов с высокой проводимостью. Невидимые невооруженным глазом частицы, покрытые пластиковым материалом, разбросаны беспорядочно, чтобы сформировать сетку. Такие провода благодаря своим свойствам имитируют физические свойства мозга: сеть нейронов, связанных при помощи синапсов.

Использование таких сетей открывает большое количество реальных приложений: например, создание роботизированных устройств и сенсоров, которым необходимо быстро принимать решения в непредсказуемых условиях.