Современный технологии уже давно балансируют на грани между наукой и фантастическим вымыслом. Даже серийно выпускаемая техника далеко опережает самые смелые мечты фантастов прошлого, не говоря уже о многочисленны прототипах. Ещё большее удивление вызывают инновационные разработки, которым ещё очень далеко до практического воплощения. Одним из изобретений, ещё не вышедших из лаборатории, являются автономные биологические чипы.

Искусственные нейроны и автономное питание

Человеческий мозг – одна из лучших вычислительных машин. Даже обычные движения человека крайне сложны для современных вычислительных систем, не говоря уже о серьёзных и тонких работах, требующих сосредоточенности, многочисленных знаний и большого опыта. Работа мозга до сих пор вызывает много вопросов, но при этом его структура послужила наглядным примером для создания высокопроизводительных систем. Не так давно, в 2020 году, исследователям удалось создать биологическую структуру, близкую по строению к человеческому нейрону. Её создали из молекулярной органической проволоки и заставили выполнять практически те же функции: реагировать на внешнее воздействие и обрабатывать информацию.

Другим важным открытием, сделанным в лабораторных условиях, стал способ получения бесплатной энергии. Исследователи обнаружили, что некоторые виды бактерий в своей жизнедеятельности выделяют небольшой заряд электричества. Один из таких видов, протеобактерии Geobacter, использовали для создания источника питания. Слой бактерий толщиной всего 10 микрон поместили между двумя электродами – нижним сплошным и верхним, выполненным в виде сетки. Для работы бактериям необходима только влажность в районе 45%, из воздуха они поглощают пар. В результате их обмена веществ вырабатывается слабый заряд электричества, собираемый электронами. Эффект достигается даже в полной темноте или при очень низкой влажности.

Автономные биологические чипы

Всё это время не прекращалась работа над совершенствованием полученных технологий, и результат не заставил себя ждать. Исследователям удалось объединить между собой микросхему на основе искусственных нейронов и элемент питания. Микросхему создали по аналогии с давно используемыми кремниевыми аналогами, только вместо полупроводников использовали биологический материал. В основе чипа – нейроны из белковой нанопроволоки. Их объединение позволяет точно также обрабатывать информацию, как это происходит в современных полупроводниковых приборах. При этом биоэлектронное устройство не нуждается в подключении внешнего витания, роль «бесконечной» батареи выполняет элемент питания на основе бактерий Geobacter. Устройство способно работать целиком автономно, его время эксплуатации ограничено только периодом жизни биологической массы. Подобная технология может стать основой для устройств самого разного назначения, включая медицинские. Работа над исследованиями в этой области продолжается, поэтому в недалёком будущем можно будет увидеть «умные» биологические устройства, живущие своей жизнью.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!