11 апреля 2024
Инженеры из Брауновского университета разработали беспроводную коммуникационную систему, имитирующую работу мозга с помощью крошечных кремниевых датчиков, размером с крупицу сахара каждый. Исследователи надеются, что в скором времени их изобретение будет возможным использовать в имплантируемых нейрокомпьютерных интерфейсах, следящих за мозговой активностью.
Ученые вдохновлялись процессом работы мозга. Каждый сенсор, размер которого всего 300х300мкм, ведет себя как нейрон, а их скопление образует сеть. Когда датчик чувствует определенные изменения в температуре или нейронной активности, устройство посылает сигнал, состоящий из коротких радиочастотных импульсов, на приемник. Далее приемник декодирует информацию. Задача чипов – идентифицировать и передавать данные о таких специфических явлениях, как изменения в окружающей среде, колебания температуры или присутствие определенных веществ.
Как и нейроны, эти сенсоры посылают сигналы только лишь когда фиксируют какие-либо изменения. В то время как цифровая коммуникация кодирует информацию в нулях и единицах, новая технология функционирует, сокращая объем передаваемых данных и используя периоды бездействия. Важно отметить, что это ведет к значительному сохранению энергии и позволяет увеличить количество микросенсоров.
Однако такое большое количество сенсоров оказывает огромную нагрузку на приемник. Ученые борются с этой проблемой и разрабатывают специальную технику, которая сможет распознавать сигналы в режиме реального времени.
Также был проанализирован коэффициент погрешности, который возрастал с увеличением количества датчиков. В дополнение к 78 изготовленным устройствам ученые провели компьютерное моделирование сетей, состоящих из 200, 500 и 1000 сенсоров, используя реальный набор данных, полученных из записей активности мозга приматов. В каждом случае система предвидела движение конечности не человекообразных приматов с погрешностью ниже 0.1%.
Датчики спроектированы таким образом, что в них не встроены аккумуляторы или часы и чипы, что делает их идеальным вариантом для масштабируемых, маломощных систем. Возможность работать без подключения к сети делает их удобными и универсальными в использовании. Они могут быть имплантированы в тело или же встроены в носимый девайс.
Источник: sensoren.ru
