Le reti nanowire (Nano Net) possono esibire memoria sia a breve che a lungo termine, come il cervello umano. Questa nuova scoperta proviene da un team di esperti guidato dal Dr. Alon Loeffler dell’Univ. di Sidney. Il dottor Alon Loeffler, che ha conseguito il dottorato di ricerca presso la School of Physics, ha condotto lo studio. Lo studio è attualmente online sulla rivista Science Advances. Tuttavia, anche un gruppo di esperti giapponesi faceva parte del team. Per semplicità, useremo”Nano Net”per rappresentare la rete Nanowire”nella maggior parte dell’articolo
Riguardo al lavoro, ha detto il dottor Loeffler
“In questa ricerca, abbiamo scoperto che la funzione cognitiva di ordine superiore, che normalmente associamo al cervello umano, può essere emulata in hardware non biologico. Questo lavoro si basa sulla nostra precedente ricerca in cui abbiamo mostrato come la nanotecnologia potrebbe essere utilizzata per costruire un dispositivo elettrico ispirato al cervello con rete neurale-come circuiti e sinapsi-come segnalazione. Il nostro lavoro attuale apre la strada alla replica del cervello, come l’apprendimento e la memoria, in sistemi hardware non biologici e suggerisce che la natura alla base del cervello, come l’intelligenza, può essere fisica.”
Le nanoreti sono un sottoinsieme della nanotecnologia che spesso deriva da distanziati, altamente conduttivi, invisibili ad occhio nudo, micro fili d’argento avvolti in un materiale plastico. Gli aspetti della struttura fisica in rete del cervello umano sono modellati dai fili. Numerose applicazioni pratiche, come l’aggiornamento di robot o sistemi di rilevamento che devono prendere decisioni rapide in contesti casuali, potrebbero essere introdotte dai progressi nelle nanoreti.
Un autore senior, la prof.ssa Zdenka Kuncic, della School of Fisica, ha affermato
“Questa rete di nanofili è come una rete neurale sintetica perché i nanofili agiscono come neuroni e i punti in cui si connettono tra loro sono analoghi alle sinapsi… Invece di implementare una sorta di macchina compito di apprendimento, in questo studio, il Dr. Loeffler ha effettivamente fatto un ulteriore passo avanti e ha cercato di dimostrare che le reti di nanofili esibiscono una sorta di funzione cognitiva.”
La rete di nanofili corrisponde alla capacità umana media
Il compito N-Back, un comune test di memoria utilizzato negli studi sulla psicologia umana, è stato utilizzato dal team per esaminare la capacità della Nano Net. Per una persona, il compito N-Back potrebbe comportare il richiamo di un’immagine esatta di un gatto da una sequenza di immagini feline. Una persona potrebbe conoscere la stessa immagine che è tornata sette passi indietro se ha un punteggio N-Back di 7. Questa è la media per le persone. Il team di ricerca ha scoperto che, se applicato alla Nano Net, potrebbe”ricordare”un punto finale desiderato in un circuito elettrico sette passi indietro. Ciò significa che ha un punteggio di 7 su un test N-Back, proprio come un essere umano medio.
Dr. Loeffler continua
“Quello che abbiamo fatto qui è stato manipolare le tensioni degli elettrodi terminali per forzare i percorsi a cambiare, piuttosto che lasciare che la rete faccia le sue cose. Abbiamo costretto i percorsi ad andare dove volevamo che andassero… Quando lo implementiamo, la sua memoria aveva una precisione molto maggiore e non diminuiva realmente nel tempo, suggerendo che abbiamo trovato un modo per rafforzare i percorsi per spingerli verso dove li vogliamo, e poi la rete se ne ricorda. I neuroscienziati pensano che questo sia il modo in cui funziona il cervello, alcune connessioni sinaptiche si rafforzano mentre altre si indeboliscono, e questo è pensato per essere il modo in cui ricordiamo preferenzialmente alcune cose, come impariamo e così via.”
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Secondo il team, la NanoNet potrebbe immagazzinare informazioni in memoria. Questo è possibile al punto da non aver più bisogno di rinnovamento perché è stato unificato.
Il prof. Kuncic aggiunge
“È un po’come la differenza tra la memoria a lungo termine e la memoria a breve termine nel nostro cervello… Se vogliamo ricordare qualcosa per un lungo periodo di tempo, dobbiamo davvero continuare ad allenare il nostro cervello per consolidarlo, altrimenti svanisce nel tempo. Un’attività ha dimostrato che la rete di nanofili può memorizzare fino a sette elementi in memoria a livelli sostanzialmente superiori a quelli casuali senza addestramento di rinforzo e con una precisione quasi perfetta con addestramento di rinforzo.”
Tecnologia di nanofili: una nuova tendenza
Un uso della nanotecnologia è la creazione di Nano Reti collegate. I nano fili sono fili molto sottili con dimensioni intorno a pochi nm e pochi micrometri. I fili nano hanno molte qualità uniche. Alcune di queste qualità sono un elevato rapporto superficie/volume, insolita conduttività elettrica e biocompatibilità. Per questi motivi, hanno attirato molta attenzione negli ultimi anni.
Uno degli usi principali di questa nuova tecnologia è nel campo dell’elettronica. Questa rete può essere utilizzata per creare un dispositivo davvero compatto con output elevato e basso consumo energetico. L’elevato rapporto tra superficie e volume dei nanofili è un’altra caratteristica fondamentale. Consente di impacchettare un gran numero di elementi attivi in una piccola area. Questo li rende ideali per creare circuiti integrati con parti ad alta densità. Questa tecnologia consente anche la creazione di dispositivi ad alta tecnologia con la sua migliore capacità di conduzione.
La tecnologia del nanofilo è anche molto utile nel campo dell’accumulo di energia. L’ampia superficie dei nanofili consente loro di immagazzinare più energia per unità di volume. Inoltre, la loro elevata conduttività elettrica consente tempi di carica e scarica più rapidi. Questo lo rende ideale per i dispositivi portatili e in qualsiasi dispositivo che necessiti di una ricarica rapida o di un’elevata densità di energia.
Anche nel campo delle biotecnologie sono necessari anche i nanocavi. Sono utili per la diagnosi medica e la ricerca. Ciò è dovuto al fatto che possono essere utilizzati per rilevare e monitorare le biomolecole. Inoltre, questa tecnologia può essere utilizzata anche nel campo della fotonica. L’elevata superficie dei nanofili consente loro di interagire con la luce in modi unici. Questo li rende ideali per la creazione di dispositivi ottici come fotorilevatori, celle solari e diodi a emissione di luce (LED).
Parole finali
Le nano reti sono una tecnologia del futuro con un’ampia gamma di potenziali utenti. C’è anche una vasta gamma di scenari in cui può essere utilizzato al meglio. Gli esperti continuano a esplorare i potenziali usi delle nano reti. È probabile che diventeranno più importanti in una vasta gamma di campi. In pochi anni, ci aspettiamo che questa tecnologia si espanda in più campi. Al momento, sempre più brand ed esperti del settore si stanno concentrando su questa tecnologia.
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