Охотник Галина Григорівна    
Меню сайту
Категорії розділу
Шкільні новини [5]
Новини освіти [19]
Наука і Технології [1030]
Новини космонавтики [124]
Методичний кабінет [7]
Хмаринка тегів
Міні-чат
Конкурси

конкурс сайтов
Наше опитування
Оцініть мій сайт
Всього відповідей: 378
Статистика
Форма входу
Соціальні мережі
Популярні програми
Головна » 2014 » Травень » 27 » Лазер сымитировал активность живых нервных клеток
14:21
Лазер сымитировал активность живых нервных клеток

Учёные давно пытались создать искусственный аналог нейронов, общая масса которых могла бы сравниться по вычислительной мощности с мозгом. Но пока мозг значительно производительнее, чем все существующие вычислительные машины.

Большая часть работы исследователей всего мира сосредоточена на создании кремниевых схем, в то время как несколько других групп учёных исследуют альтернативные подходы, такие как использование сверхпроводящих устройств, известных как джозефсоновские контакты.

Лазер, созданный командой французских учёных, похож в некоторой степени на нейроны мозга (фото CNRS Laboratory for Photonics and Nanostructures).

Авторы нового исследования совершенно забыли про электронику и сделали ставку на оптику. Сильвен Барбей (Sylvain Barbay) и его коллеги из Лаборатории фотоники и наноструктур CNRS (CNRS Laboratory for Photonics and Nanostructures) использовали особый тип лазера (micropillar laser). Высота микроколонны, основы такого лазера, составила 10 микрометров, а ширина не превышала нескольких микрометров.

Этот цилиндрический столбик состоит из чередующихся слоёв полупроводниковых материалов, выращенных на подложке. Слои образуют активную среду, ограниченную двумя параллельными зеркалами, и область, которая поглощает свет низкой интенсивности при передаче света более высокой интенсивности.

Чтобы продемонстрировать схожесть новой установки с нейроном, исследователи дополнили лазер 794-нанометровой решёткой полупроводниковых диодных лазеров и 800-нанометровым титан-сапфировым лазером. Используя титан-сапфировый лазер, учёные продемонстрировали "возбуждение" устройства (эквивалентное включению нейрона), происходящее при входящих сигналах в несколько десятков наноджоулей. При этом всё это происходило во временных рамках всего в 200 пикосекунд.

Таким образом Барбей и его коллеги получили искусственный оптический нейрон, который активизируется гораздо быстрее, чем любой его электронный или биологический аналог, реагирующие в течение нескольких миллисекунд.

На следующем этапе учёные использовали пару титан-сапфировых лазеров вместо двух настоящих нейронов, отсылающих входящий сигнал основному нейрону. Так они продемонстрировали и другое свойство, роднящее миниатюрный лазер с живой нервной клеткой — минимальный временной разрыв между активациями.

В качестве осциллятора физики использовали титан-сапфировый лазер (фото Wikimedia Commons).

"Без этого разрыва активность нейрона была бы неупорядоченной, и помехи от предыдущего импульса перекрывали бы следующий", — поясняет Барбей, чья статья вышла в журнале Physical Review Letters.

Учёные обнаружили, что устройство срабатывает только один раз, если два входящих импульса разделены менее чем 150 пикосекундами. Этот временной интервал, когда нейрон не воспринимает другие входящие сигналы, известен как период абсолютной рефрактерности. Он необходим биологической клетке, чтобы регулировать процессы торможения.

Исследователи также выяснили, что новый лазер обладает и периодом относительной рефрактерности. В это время искусственному нейрону нужен более сильный входящий сигнал, чтобы снова "включиться". Происходит это в промежуток времени между 150 и 350 пикосекундами после первого входящего импульса. По прошествии 350 пикосекунд устройство начинает работать в обычном режиме.

"Период относительной рефрактерности ранее не был замечен нигде в оптических системах. Это наблюдение представляет собой особый интерес, поскольку оно усиливает аналогию с биологическими нейронами. Таким образом выражается "память" системы о её предыдущем состоянии", — говорит Барбей.

Авторы исследования отмечают, что учёные по-прежнему далеки от создания вычислительной машины, способной состязаться по производительности с мозгом человека. Однако разработка Барбея и его коллег потенциально способна стать частью искусственной нейронной сети, на которой можно будет ставить биотехнологические эксперименты.

Также по теме:
Проект Human Brain: в Швейцарии создают искусственный супермозг
Созданы нейроморфные чипы, имитирующие функции мозга
Искусственный интеллект достиг уровня четырехлетнего ребенка
Биологи подчинили мышей своей воле с помощью крошечных светодиодов
Учёные научились контролировать боль с помощью света
Новый материал может стать квантовой памятью будущего 

Категорія: Наука і Технології | Переглядів: 464 | Додав: звезда | Рейтинг: 5.0/1
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]
Пошук
Фраза дня
Календар
«  Травень 2014  »
ПнВтСрЧтПтСбНд
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031
Свята та події
Календар свят і подій. Листівки, вітання та побажання
Прогноз погоди
Дніпродзержинськ 
Архів записів
Час життя сайту
Друзі сайту
Освітній портал Сайт о космосе,НЛО,аномалиях Банк Интернет-портфолио учителей Освітній портал MyReferatik
Новини
Copyright MyCorp © 2017Створити безкоштовний сайт на uCoz