Vědecký svět stále baví průlomem, který koncem září zveřejnil časopis Nature Communications. Inženýři z Massachusettského univerzitního kampusu v Amherstu představili neuron, jenž napodobuje chování živých nervových buněk s překvapivou přesností.

Základem jsou nanovlákna z bakterie Geobacter sulfurreducens, mikroorganismu známého tím, že dokáže „dýchat“ kovy a vyrábět elektřinu. Z jeho proteinů vědci sestavili vodiče, které přenášejí elektrické signály téměř stejně jako biologické axony.

Mozek jako energetický vzor

Lidský mozek dokáže provádět ohromné množství výpočtů při výkonu pouhých 20 wattů - zhruba tolik, kolik spotřebuje malá žárovka. Naproti tomu dnešní superpočítače či jazykové modely typu ChatGPT potřebují celé megawatty.

Zdroj: Shutterstock

Hlavní autor studie, doktorand Shuai Fu, vysvětluje, že právě v tom spočívá kouzlo jejich objevu: „Naše zařízení se chová jako skutečný neuron, ale funguje při napětí jen 0,1 voltu - tedy stejně jako živé buňky.“

Starší experimentální umělé neurony vyžadovaly až desetkrát vyšší napětí a stokrát více energie, což bránilo jejich praktickému využití i napojení na živé tkáně.

Cesta k bio-inspirovaným počítačům

Vedoucí projektu Jun Yao, profesor elektrotechniky, vidí budoucnost v propojení živé a umělé elektroniky. Takové neurony by mohly jednou umožnit přímou komunikaci mezi lidským tělem a strojem.

Dnes je každý senzor připojený k počítači nutné „zesílit“, aby elektronika pochopila biologické signály – například tep, tlak nebo nervové impulzy. To znamená vyšší spotřebu i větší konstrukční složitost. Nové nanovlákenné neurony by tento mezikrok odstranily a umožnily přenos informací bez jakékoli dodatečné amplifikace.

Bakterie, které napájí svět

Yao a jeho kolegové pracují s Geobacter sulfurreducens už delší dobu. Tyto bakterie se staly základem několika pozoruhodných projektů:

• biofilmu napájeného lidským potem, který dokáže napájet drobnou elektroniku,
• „elektronického nosu“ schopného detekovat choroby podle chemických stop,
• zařízení, které sbírá elektřinu z vlhkého vzduchu.

Nový umělý neuron je tak dalším článkem v řetězci důkazů, že živé organismy mohou inspirovat efektivnější technologie než klasické polovodiče.