Neuromorphe Memristoren

Im Gehirn verbinden Synapsen die Nervenzellen miteinander und dienen dazu, Aktionspotentiale zwischen ihnen zu tragen. Dabei handelt es sich um Nachrichten mit sehr geringer Ladung, im Bereich von 80 Millivolt. Der Versuch, Computer für ihre Verbindungen auf ein ähnliches Niveau zu bringen, stellte jedoch eine massive Hürde dar. Es bedeutet, dass Versuche, künstliche Gehirne zu bauen, durch Ineffizienz behindert werden. Eine innovative neue künstliche Synapse könnte aber den Weg zur Schaffung von Computern ebnen, die wie das menschliche Gehirn funktionieren, und möglicherweise eines Tages eine Elektronik ermöglichen, die sich nahtlos in unseren eigenen Cortex integrieren könnte. Das neuromorphe Rechnen zielt darauf ab, elektronische Schaltkreise so zu modellieren, wie biologische Gehirne funktionieren, aber der Versuch, diese Schaltkreise so effizient zu betreiben, wie das, was im menschlichen Schädel wächst, und so zu lernen, wie es Gehirnzellen können, hat sich als schwierig erwiesen, denn eine der größten Herausforderungen sind die Verbindungen.
Nun behauptet ein Team an der Universität von Massachusetts Amherst, eine künstliche Alternative zu biologischen Synapsen gefunden zu haben. Bei ihrer Forschung an Protein-Nanodrähten haben sie ein Design für einen neuromorphen Memristor oder Gedächtnistransistor entwickelt, der bei Spannungspegeln im gleichen Bereich wie das Gehirn arbeitet. Eine Studie zu dieser Technologie wurde in Nature Communications veröffentlicht. Die Protein-Nanodrähte wurden dem Bakterium Geobacter entnommen, das von dem Mikrobiologen und Co-Autor der neuen Studie, Derek Lovely, entwickelt wurde. Diese haben den Vorteil, dass sie in Flüssigkeiten wie Wasser oder Körperflüssigkeiten stabiler sind als Silizium-Nanodrähte. Indem sie Nanodrähte von den Bakterien abscheren, können sie das leitfähige Protein für ihre Experimente nutzen. Dies ist das erste Mal, dass ein Gerät auf dem gleichen Spannungsniveau wie das Gehirn funktionieren könnte.