Transistor sináptico elástico e bioinspirado pode melhorar ou enfraquecer as memórias do dispositivo

O transistor sináptico é reconfigurável, o que significa que pode ser torcido e dobrado, mas ainda permanece funcional, como os pesquisadores Cunjiang Yu (à esquerda), Dorothy Quiggle Professor Associado de Desenvolvimento de Carreira de Engenharia e Mecânica (ESM) e o estudante de pós-graduação do ESM Hyunseok Shim demonstram em esta fotografia. Os transistores convencionais, por outro lado, são rígidos e podem quebrar após serem dobrados. Crédito:Kelby Hochreither/Penn State. Todos os direitos reservados.

Robótica e dispositivos vestíveis podem em breve ficar um pouco mais inteligentes com a adição de um transistor sináptico elástico e vestível desenvolvido por engenheiros da Penn State. O dispositivo funciona como neurônios no cérebro para enviar sinais para algumas células e inibir outras para melhorar e enfraquecer as memórias dos dispositivos.
Liderada por Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Professora Associada de Desenvolvimento de Carreira de Engenharia e Mecânica e professora associada de engenharia biomédica e de ciência e engenharia de materiais, a equipe projetou o transistor sináptico para ser integrado em robôs ou wearables e usar inteligência artificial para otimizar funções. Os detalhes foram publicados em 29 de setembro na Nature Electronics .

"Espelhando o cérebro humano, robôs e dispositivos vestíveis usando o transistor sináptico podem usar seus neurônios artificiais para 'aprender' e adaptar seus comportamentos", disse Yu. "Por exemplo, se queimarmos a mão em um fogão, dói, e sabemos que devemos evitar tocá-la na próxima vez. Os mesmos resultados serão possíveis para dispositivos que usam o transistor sináptico, pois a inteligência artificial é capaz de 'aprender' e se adaptar ao seu ambiente."

De acordo com Yu, os neurônios artificiais do dispositivo foram projetados para funcionar como neurônios na área tegmental ventral, um pequeno segmento do cérebro humano localizado na parte superior do tronco cerebral. Os neurônios processam e transmitem informações liberando neurotransmissores em suas sinapses, normalmente localizadas nas extremidades das células neurais. Os neurotransmissores excitatórios desencadeiam a atividade de outros neurônios e estão associados ao aprimoramento de memórias, enquanto os neurotransmissores inibitórios reduzem a atividade de outros neurônios e estão associados ao enfraquecimento das memórias.

"Ao contrário de todas as outras áreas do cérebro, os neurônios na área tegmental ventral são capazes de liberar neurotransmissores excitatórios e inibitórios ao mesmo tempo", disse Yu. "Ao projetar o transistor sináptico para operar com ambos os comportamentos sinápticos simultaneamente, são necessários menos transistores em comparação com a tecnologia eletrônica integrada convencional, o que simplifica a arquitetura do sistema e permite que o dispositivo economize energia".

Para modelar tecidos biológicos macios e elásticos, os pesquisadores usaram materiais semicondutores esticáveis de bicamada para fabricar o dispositivo, permitindo que ele se estique e torça durante o uso, de acordo com Yu. Os transistores convencionais, por outro lado, são rígidos e quebram quando deformados.

"O transistor é mecanicamente deformável e funcionalmente reconfigurável, mas ainda mantém suas funções quando esticado extensivamente", disse Yu. “Ele pode se conectar a um robô ou dispositivo vestível para servir como sua pele mais externa”. + Explorar mais