Un nuevo transistor basado en materiales orgánicos ha sido desarrollado por científicos de la Universidad de Linköping. Tiene la capacidad de aprender y está equipado con memoria a corto y largo plazo. El trabajo es un paso importante en el camino hacia la creacióntecnología que imita el cerebro humano.
Hasta ahora, los cerebros han sido únicos en poder crear conexiones donde antes no existían. En un artículo científico en Ciencia avanzada , investigadores de la Universidad de Linköping describen un transistor que puede crear una nueva conexión entre una entrada y una salida. Han incorporado el transistor en un circuito electrónico que aprende cómo vincular cierto estímulo con una señal de salida, de la misma manera queun perro se entera de que el sonido de un plato de comida preparado significa que la cena está en camino
Un transistor normal actúa como una válvula que amplifica o amortigua la señal de salida, dependiendo de las características de la señal de entrada. En el transistor electroquímico orgánico que los investigadores han desarrollado, el canal en el transistor consiste en un polímero conductor electropolimerizado.el canal puede formarse, crecer o reducirse, o eliminarse completamente durante la operación. También puede entrenarse para reaccionar a un determinado estímulo, una determinada señal de entrada, de modo que el canal del transistor se vuelva más conductor y la señal de salida sea más grande.
"Es la primera vez que se muestra la formación en tiempo real de nuevos componentes electrónicos en dispositivos neuromórficos", dice Simone Fabiano, investigadora principal en nanoelectrónica orgánica en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, Campus Norrköping.
El canal crece al aumentar el grado de polimerización del material en el canal del transistor, aumentando así el número de cadenas de polímeros que conducen la señal. Alternativamente, el material puede sobreoxidarse aplicando un alto voltaje y el canal se vuelveinactivo: los cambios temporales de la conductividad también se pueden lograr al dopar o tocar con el dedo el material.
"Hemos demostrado que podemos inducir cambios a corto plazo y permanentes en la forma en que el transistor procesa la información, lo cual es vital si se quiere imitar las formas en que las células cerebrales se comunican entre sí", dice Jennifer Gerasimov, postdoctorado en orgániconanoelectrónica y uno de los autores del artículo.
Al cambiar la señal de entrada, la intensidad de la respuesta del transistor se puede modular en un amplio rango, y se pueden crear conexiones donde no existía previamente. Esto le da al transistor un comportamiento comparable con el de la sinapsis, o la comunicacióninterfaz entre dos células cerebrales.
También es un paso importante hacia el aprendizaje automático usando electrónica orgánica. Las redes neuronales artificiales basadas en software se utilizan actualmente en el aprendizaje automático para lograr lo que se conoce como "aprendizaje profundo". El software requiere que las señales se transmitan entre un gran número denodos para simular una sinapsis única, lo que requiere una potencia informática considerable y, por lo tanto, consume una energía considerable.
"Hemos desarrollado hardware que hace lo mismo, usando un solo componente electrónico", dice Jennifer Gerasimov.
"Nuestro transistor electroquímico orgánico puede, por lo tanto, realizar el trabajo de miles de transistores normales con un consumo de energía que se aproxima a la energía consumida cuando un cerebro humano transmite señales entre dos células", confirma Simone Fabiano.
El canal del transistor no se ha construido usando el polímero más común usado en electrónica orgánica, PEDOT, sino que usa un polímero de un monómero recientemente desarrollado, ETE-S, producido por Roger Gabrielsson, quien también trabaja en el Laboratorio de OrgánicaElectrónica y es uno de los autores del artículo. ETE-S tiene varias propiedades únicas que lo hacen perfectamente adecuado para esta aplicación: forma cadenas poliméricas suficientemente largas, es soluble en agua mientras que la forma polimérica no lo es, y produce polímeroscon un nivel intermedio de dopaje. El polímero PETE-S se produce en su forma dopada con una carga negativa intrínseca para equilibrar los portadores de carga positiva está dopado con p.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Linköping . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :