3 Minutės
Įsivaizduokite ploną pleistrą, kuris juda kartu su jūsų oda, užfiksuoja širdies ritmą, mokosi jūsų ritmų ir prisitaiko be jokio standaus lustelio. Skamba kaip mokslinė fantastika. Tačiau taip nėra.
Šiandienos silicio pasaulis pranašesnis dėl grynos spartos ir tikslumo. Tačiau jei tradicinį įrenginį uždėsite ant plakančios širdies ar sulenkiamos alkūnės, problemos greitai daugėja: dirginimas, kontakto praradimas, mechaniniai gedimai. Kūnas yra minkštas, šiltas ir nuolat judantis. Elektronika iki šiol buvo kieta ir nelanksti.
Tyrėjai tai keičia. Neseniai paskelbta apžvalga žurnale Tarptautinis ekstremalios gamybos žurnalas aprašo naują prietaisų šeimą, kuri integruoja jutimą, atmintį ir skaičiavimą į medžiagas, galinčias lenktis ir temptis kaip audinys. Tai ne tik lankstinės spausdintos plokštės. Tai neuromorfinės sistemos, aparatinė įranga, kuri skolinasi smegenų skaičiavimo būdus ir odos judėjimo principus.
Kaip jie veikia? Vietoj to, kad būtų pasikliauta vien tik elektronais, skriejančiais per metalą, šie prietaisai naudoja minkštus polimerus ir geliškas jonogeles, kurios perduoda tiek elektronus, tiek jonus. Toks dvikryptis transportas atspindi nervų elektrocheminį signalizavimą. Medžiagos gali įsisavinti arba išskirti jonus iš aplinkos, pamažu keisdamos savo elektros būseną. Rezultatas: vienas minkštas tranzistorius gali elgtis kaip sinapsė, stiprindamas arba silpnindamas jungtis reaguodamas į stimulius. Mokymasis įmontuotas pačioje medžiagoje.
Ištempiamumas taip pat pažengė. Kai kurie komponentai dabar gali išsitempti iki maždaug 140% pradinio ilgio, kas yra daugiau nei pakankamai, kad sektų žmogaus odos tempimą per sąnarį. Mažos darbinės įtampos, dažnai mažesnės nei 0,5 volto, palaiko minimalų šilumos ir elektros stresą. Tai svarbu, kai įrenginiai turi gulėti prie gyvo audinio savaites, mėnesius ar ilgiau.
Gamyba keičia tempą. Vietoj to, kad kietieji jutikliai būtų klijuojami ant minkštų pagrindų, inžinieriai tiria spausdintas tinklų struktūras, kuriose jutimas, atmintis ir apdorojimas egzistuoja vienoje vientisoje medžiagoje. Įsivaizduokite elektroninę odą, kuri lokaliniu lygiu interpretuoja prisilietimus, arba minkštą robotinę galūnę, kuri jaučia ir reaguoja be duomenų siuntimo atgal į tolimą serverį.
Iššūkių vis dar yra. Trumpalaikė atmintis gali būti pats sudėtingiausias klausimas. Daugelis minkštųjų atminties elementų greitai išblėsta nutraukus stimuliaciją. Siūlomas sprendimas pasiskolina sumanią hibridinę idėją: mažos kietos salelės talpina nuolatinę atmintį, o tempiasi ir spiralės formos jungtys perduoda signalus tarp jų. Toks sala-tiltas dizainas apsaugo trapius komponentus nuo įtempimo, tuo pačiu išsaugodamas įrenginio lankstumą.
Chemija yra tokia pat svarbi kaip mechanika. Ilgaamžiams įrenginiams reikalingos medžiagos, atsparios degradacijai ir netoksiškos audiniams. Tyrėjai koreguoja polimerų sudėtis ir jonines sistemas, siekdami subalansuoti stabilumą, biokompatibilumą ir našumą.
Minkšti neuromorfiniai elektroniniai prietaisai žada ateitį, kurioje mašinos ir kūnai susijungs sklandžiau, jautdami, mokydamiesi ir prisitaikydami realiu laiku tuo pačiu judėdami kartu su mūsų oda.
Ar šios sistemos pereis nuo laboratorinių prototipų prie medicininių implantų ir kasdienių nešiojamų įrenginių? Kelias dabar aiškesnis nei prieš penkerius metus, tačiau jo įgyvendinimas reikalauja darbo tarp medžiagų mokslo, grandynų projektavimo ir biologijos sričių. Kitas proveržis gali ateiti ne iš greitesnio lustelio, o iš minkštesnio, kuris pagaliau supranta, kaip jausti.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą