Washingtonská univerzita vyvinula čipy vyrobené z medu. Napodobují strukturu lidského mozku

Med by se mohl stát řešením pro vývoj ekologicky šetrných komponent pro nové počítače navržené tak, aby napodobovaly přirozené neurony a synapse v lidském mozku. První prototypy přesně tohle dokázaly, ukazuje americká studie.

Takzvané neuromorfní systémy bývají často označované za budoucnost počítačů. Jedná se o počítače, jejichž jádra jsou založena na napodobování přirozené architektury lidského mozku a schopna využívat všech výhod, které evoluce investovala za miliardy let do vývoje tohoto nástroje.

Jejich hlavní výhodou by měla být  hlavně jejich rychlost a nižší spotřeba energie než tradičních počítačů. Inženýři z Washingtonské státní univerzity (WSU) teď představili jeden z nadějných způsobů, jak z nich udělat ještě organičtější zařízení. Ve studii publikované v časopise Journal of Physics D vědci ukázali, jak lze použít med k výrobě „memristoru“, tedy součástky podobné tranzistoru, která dokáže nejen zpracovávat, ale také ukládat data do paměti.

„Jedná se o velmi malé zařízení s jednoduchou strukturou, které má ale velmi podobné funkce jako lidský neuron,“ uvedl jeden z autorů studie Feng Zhao. „To znamená, že pokud se nám podaří integrovat miliony nebo miliardy těchto medových memristorů dohromady, pak z nich lze vytvořit systém, který bude fungovat podobně jako lidský mozek.“

Pro účely studie vytvořili Zhao a jeho spoluautor Brandon Sueoka memristory tak, že nejprve zpracovali med do pevné formy a pak ho vložili mezi dvě kovové elektrody. Tím vytvořili strukturu podobnou lidské synapsi. Pak testovali schopnost těchto medových memristorů napodobovat činnost synapsí.

Memristory dokázaly napodobovat funkce synapsí známé jako plasticita, což jsou procesy zodpovědné za učení v lidském mozku a uchovávání nových informací v neuronech.

Inženýři z WSU vytvořili zatím medové memristory v mikroskopickém měřítku, takže jsou tenké asi jako lidský vlas. Výzkumný tým pod vedením Zhaoa teď plánuje jejich vývoj v nanorozměrech, tedy asi o rozměru jedné tisíciny lidského vlasu. Pak by se totiž daly spojit dohromady v počtu mnoha milionů, nebo dokonce miliard. Výsledkem by byl plnohodnotný neuromorfní výpočetní systém.

Železo proti medu

V současné době jsou běžné počítačové systémy založeny na takzvané von Neumannově architektuře. Objevuje se ve stolních PC, mobilních telefonech, ale třeba i v konzolách. Zahrnuje vstup, obvykle z klávesnice a myši, a výstup, například monitor. Má také procesor, neboli centrální procesorovou jednotku, a paměť RAM, neboli paměťové úložiště.

Přenos dat všemi těmito mechanismy od vstupu přes zpracování a paměť až po výstup vyžaduje hodně energie, přinejmenším ve srovnání s lidským mozkem, popisuje Zhao. Například superpočítač Fugaku spotřebuje na svůj provoz až 28 megawattů elektřiny, lidský mozek má „spotřebu“ jen asi 10 až 20 wattů.

Lidský mozek má více než 100 miliard neuronů, mezi nimiž je více než tisíc bilionů spojení, tedy synapsí. Každý neuron přitom dokáže zpracovávat i ukládat data, díky čemuž je mozek mnohem efektivnější než tradiční počítač. A právě proto se vývojáři neuromorfních výpočetních systémů snaží tuto strukturu napodobit.

Několik společností, včetně takových lídrů trhu, jako jsou Intel a IBM, uvedlo už na trh neuromorfní čipy, které mají ekvivalent více než 100 milionů „neuronů“ na čip, ale to se zatím ani zdaleka neblíží počtu v mozku. Mnoho vývojářů také stále používá stejné neobnovitelné a toxické materiály, které se v současnosti používají v běžných počítačových čipech.

Mnoho výzkumníků, včetně Zhaova týmu, hledá biologicky odbouratelná a obnovitelná řešení pro použití v tomto slibném novém typu výpočetní techniky. Zhao vede také výzkumy zaměřené na využití proteinů a jiných cukrů, které se nacházejí například v některých listech, ale velký potenciál vidí také v medu.

„Med se nekazí,“ vysvětluje vědec. „Díky jeho vlastnostem v něm bakterie nemohou přežívat. A to znamená, že tyto počítačové čipy budou velmi stabilní a spolehlivé po velmi dlouhou dobu.“

Medové čipy jsou sice více zranitelné teplem než ty klasické, ale neuromorfní systémy ho zase nevyvíjejí tolik jako tradiční počítače. Zásadní výhodou je pak fakt, že medové memristory výrazně snižují množství elektronického odpadu.

„Když budeme chtít zlikvidovat zařízení využívající počítačové čipy vyrobené z medu, můžeme je prostě rozpustit ve vodě,“ dodává Zhaou. „Díky těmto zvláštním vlastnostem je med velmi užitečný pro vytváření obnovitelných a biologicky odbouratelných neuromorfních systémů.“

Vědec ale přiznává medovým procesorům i jednu nevýhodu: podobně jako u těch dnešních by si na ně člověk neměl vylít kávu.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Sociální síť Moltbook je jen pro AI. Narušují ji ale lidští „boti“

Přelom roku přinesl další pokrok v technologii umělých inteligencí. Nezávislý rakouský programátor vypustil do kyberprostoru poslušné umělé inteligence, které plní jako agenti jakékoliv úkoly. A vznikla pro ně i speciální sociální síť Moltbook, kde si tyto formy digitálního kódu povídají.
před 1 hhodinou

Nepodceňovat své schopnosti. Data ukazují, jak na přihlášky na střední školy

Více než třetina zájemců o studium maturitních oborů řadila v minulém roce své přihlášky na střední školy neefektivně, ukazuje analýza výzkumné agentury PAQ Research. Na druhém nebo třetím místě v přihlášce totiž měli výrazně těžší školu než na prvním míst. Další chybou podle této analýzy bylo, že šest procent deváťáků ani nevyužilo možnost podat přihlášku na tři školy.
před 7 hhodinami

Česká technologie pomáhá na olympiádě rozhodčím v curlingu

Kromě tuzemských sportovců se na zimní olympiádě v Itálii představuje i technologie z Česka. Ta hlídá dodržování pravidel při curlingu – konkrétně senzory na kamenech odhalí chybu při odhození. Několik měsíců je vyvíjeli experti z Českého vysokého učení technického. V curlingu vyhrává tým, který dostane co nejvíc svých kamenů do cílových kruhů. Důležité je proto správně a přesně kámen na druhý konec ledové plochy poslat. Technologie zaznamená přesné místo odhozu. To dříve kontrolovali rozhodčí pouze očima.
před 16 hhodinami

Za obsah na sociálních sítích mají být trestně odpovědní jejich manažeři, plánuje Španělsko

Španělsko má v úmyslu zakázat sociální sítě pro své občany mladší 16 let. Bude také od těchto platforem vyžadovat, aby používaly přísné nástroje pro ověřování věku, které nebude možné snadno obelhat. Připojí se tak k Austrálii, Francii a Dánsku, které už oznámily vlastní pravidla, která mají snížit negativní dopady sociálních sítí na děti. Zároveň chce Madrid zavést zákony, podle nichž by trestní odpovědnost za obsah sítí měli nést i manažeři firem provozujících sociální sítě.
před 22 hhodinami

Více než třetina případů rakoviny je zbytečná, tvrdí WHO a radí, čemu se vyhnout

Zhruba každému třetímu případu rakoviny se dá zabránit, pokud se lidé budou vyhýbat rizikovým faktorům, jako je kouření, pití alkoholu, znečištění ovzduší a některé infekce, uvedla ve své analýze Světová zdravotnická organizace (WHO).
včera v 11:21

Španělský přípravek má léčit rakovinu, rozplývají se média. Experti krotí naděje

Nová studie španělských vědců popsala, že jejich nová terapie dokáže extrémně účinně ničit nádory slinivky břišní. Tedy nádory známé svou smrtelností a špatnou léčitelností. Tato informace se v posledních dnech rychle šíří nejen médii, ale zejména po sociálních sítích, kde se objevuje v extrémně zkrácené formě, která zamlčuje některé klíčové informace. Například to, že je zatím otestován pouze na myších a potenciální lék je až desítky let daleko.
3. 2. 2026

NASA odložila start mise Artemis k Měsíci

Americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) odkládá plánovaný únorový start rakety Space Launch System (SLS) se čtyřčlennou posádkou k průletu kolem Měsíce na březen, oznámil šéf NASA Jared Isaacman, který změnu termínu zdůvodnil únikem kapalného vodíku během tankování. Technici v pondělí uspořádali generální předstartovní zkoušku, aby ověřili připravenost rakety k letu. Test kvůli netěsnosti NASA předčasně ukončila.
3. 2. 2026

Před sto lety se stala státním jazykem českoslovenština. Měla dvě varianty

Oficiální řečí první republiky byl československý jazyk, o kterém se zmiňoval už jazykový zákon, přijatý koncem února 1920 spolu s ústavou masarykovského Československa. O šest let později, přesně před sto lety, tedy 3. února 1926, pak byl vydáním jazykového nařízení prohlášen „jazyk československý“ za jazyk státní.
3. 2. 2026
Načítání...