Bilim İnsanları Gerçek Beyinle Konuşan Yapay Nöronlar Geliştirdi

Northwestern Üniversitesi araştırmacıları, fare beyin dokusu üzerinde yaptıkları laboratuvar testlerinde baskılı yapay nöronların gerçek nöronları başarıyla uyardığını ve ölçülebilir tepkiler elde ettiğini gösterdi. Baskılı yapay nöron üretimi sayesinde esnek, düşük maliyetli ve canlı nöronların elektrik sinyallerine çok benzeyen sinyaller üretebilen bu cihazlar, beyin-makine arayüzleri ve nöroprotez cihazlar için yeni bir dönemin kapısını aralıyor. Araştırma, 15 Nisan’da Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı.

Baskılı Mürekkepler Gerçekçi Nöron Sinyalleri Üretiyor

Northwestern Üniversitesi’nden Profesör Mark C. Hersam liderliğindeki ekip, yumuşak ve baskılı malzemeler kullanarak yapay nöronlar tasarladı. Beyin-makine arayüzü yeniliği kapsamında araştırmacılar, yarı iletken olarak işlev gören molibden disülfür (MoS2) ve iletken olarak çalışan grafenin nano ölçekli parçacıklarından özel elektronik mürekkepler geliştirdi. Bu mürekkepler, aerosol jet baskı yöntemiyle esnek polimer yüzeylere aktarılırken ekip, daha önce dezavantaj olarak görülen polimer bileşenini avantaja dönüştürmeyi başardı.

Polimerin kısmen ayrıştırılması ve ardından cihazdan akım geçirilmesiyle polimerin daha fazla ayrışması sağlanıyor. Bu ayrışma uzamsal olarak homojen olmayan bir şekilde gerçekleşirken iletken bir filaman oluşmasına ve tüm akımın uzayda dar bir bölgeye sıkışmasına yol açıyor. Enerji verimli yapay zeka hedefleri doğrultusunda geliştirilen bu dar iletken yol, nöron ateşlemesine benzer ani bir elektriksel tepki yaratırken yapay nöronların tek sivri uçlar, sabit ateşleme ve patlama desenleri dahil olmak üzere çok çeşitli sinyaller üretebilmesini sağlıyor.

Araştırmacılar, yapay nöronların gerçek biyolojik sistemlerle etkileşime girip giremeyeceğini belirlemek için Northwestern Üniversitesi Nörobiyoloji Profesörü Indira M. Raman ile iş birliği yaptı. MoS2 grafen nöron mürekkebi ile üretilen sinyalleri fare beyincik dilimlerine uygulayan bilim insanları, elektriksel sivri uçların zamanlama ve süre dahil olmak üzere doğal nöron aktivitesinin temel özellikleriyle eşleştiğini gözlemledi. Bu sinyaller, gerçek nöronları güvenilir şekilde aktive ederken doğal beyin sinyallerine benzer şekilde sinir devrelerini tetikledi.

Hersam, diğer laboratuvarların organik malzemelerle yapay nöron yapmaya çalıştığını ancak bu nöronların çok yavaş ateşlediğini, metal oksit kullananların ise çok hızlı olduğunu belirtiyor. Nöroprotez sinyal uyumu açısından büyük önem taşıyan bu çalışmada üretilen sinyallerin zaman skalasının daha önce gösterilmemiş bir aralıkta olduğunu ve canlı nöronların bu yapay nörona yanıt verdiğini gözlemlediklerini ifade ediyor.

👉️ İlginizi Çekebilir: Google Gemini Uygulaması İçin Reklam Odaklı Yeni Bir Dönem Başlıyor

Hersam, günümüz dünyasının yapay zeka tarafından domine edildiğini ve AI’ı daha akıllı hale getirmenin yolunun onu giderek daha fazla veriyle eğitmekten geçtiğini söylüyor. Bu veri yoğun eğitim, büyük bir güç tüketimi sorununa yol açarken beyin, dijital bir bilgisayardan beş kat daha enerji verimli olduğu için yeni nesil bilgi işlem için ilham kaynağı olarak öne çıkıyor.

Teknoloji şirketlerinin yapay zekanın enerji taleplerini karşılamak için adanmış nükleer santrallerle desteklenen gigawatt ölçeğinde veri merkezleri inşa ettiğini belirten Hersam, bu büyük güç tüketiminin bilgi işlemin daha fazla ölçeklenmesini sınırlayacağını vurguluyor. Ayrıca gigawatt ölçeğinde güç dağıtımı sırasında ortaya çıkan ısının veri merkezlerinin suyla soğutulması ihtiyacını doğurduğunu ve bu durumun su kaynakları üzerinde ciddi baskı oluşturduğunu ifade ediyor.