ENGINEERINGNET.BE - Wetenschappers hebben voor het eerst aangetoond dat een systeem op basis van water en zout complexe informatie kan verwerken, op een manier die is geïnspireerd door onze hersenen.
Het gaat om een zeer klein apparaatje, 150 bij 200 micrometer, dat zich gedraagt als een synaps, wat in onze hersenen een signaal overbrengt van de ene naar de andere hersencel.
“Kunstmatige synapsen die in staat zijn complexe informatie te verwerken bestaan al op basis van vaste materialen, maar wij zijn de eersten die laten zien dat het ook kan met water en zout”, zegt promovendus Tim Kamsma van de Nederlandse Universiteit Utrecht.
Het apparaatje dat experimenteel natuurkundigen van de Sogang University in Zuid-Korea bouwden, ook wel een iontronic memristor genoemd, bestaat uit een kegelvormig microkanaaltje gevuld met water en zout.
Wanneer de wetenschappers het apparaatje elektrische impulsjes geven, bewegen ionen door de vloeistof waardoor concentratieveranderingen ontstaan.
Afhankelijk van de sterkte van het impulsje, wordt het kanaaltje meer of minder geleidend, net zoals de verbindingen tussen neuronen sterker of zwakker worden. De mate van geleidheid kan worden gemeten en representeert dus de input.
Een veelbelovende extra ontdekking is dat hoe langer het kanaaltje is, hoe langer het duurt voordat de veranderingen in concentratie worden opgeheven.
“Dit betekent dat we kanalen kunnen ontwerpen die informatie voor verschillende tijdsduren kunnen vasthouden en verwerken, wederom vergelijkbaar met de synapsen in onze hersenen”, aldus Kamsma.
De ontdekking vindt haar oorsprong in een idee van Kamsma, die nog niet zo lang geleden begon met zijn promotieonderzoek. Dat idee, over hoe je kunstmatige ionkanalen kunt inzetten om classificatietaken uit te voeren, werkte hij uit in een theoretisch model.
“In een mooie samenval van omstandigheden kwamen we op dat moment in contact met de groep in Zuid-Korea”, vertelt Kamsma. “De groep was erg enthousiast over mijn theorie en is ermee aan de slag gegaan in het lab.”
Drie maanden later volgden de eerste resultaten en die lieten bijna precies zien wat Kamsma’s theorie voorspelde. “Het is heel gaaf dat iets wat wij hier op papier voorspelden, ook echt wordt gevonden in de praktijk en leidt tot deze prachtige experimentele resultaten.”
Kamsma: “Het is een aanzienlijke stap richting computers die niet alleen communiceren als het menselijk brein, maar ook hetzelfde medium gebruiken als het menselijk brein. Misschien leidt dit uiteindelijk tot een computer die de waanzinnige capaciteiten van het brein beter kan nabootsen.”
Fotobijschrift: linksonder een grafische weergave van de kunstmatige synaps. De synaps bestaat uit colloidale bolletjes met daartussen nanokanaaltjes.
