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

Před dvaceti lety varoval Al Gore svět před klimatickou krizí

Před dvaceti lety vstoupil do kin dokument, který zásadně proměnil veřejnou debatu o změně klimatu. Snímek An Inconvenient Truth („Nepříjemná pravda“) s bývalým americkým viceprezidentem Alem Gorem v hlavní roli se v roce 2006 stal globálním fenoménem. Pro miliony lidí šlo o první setkání s představou, že klimatická změna není vzdáleným problémem budoucnosti, ale procesem probíhajícím právě teď. O dvě dekády později se ale nabízí otázka: Jak dobře film obstál ve světle aktuálních poznatků?
před 16 hhodinami

V prvním kole přijímacích zkoušek na střední školy uspělo více zájemců než vloni

V prvním kole přijímacích zkoušek na střední školy uspělo 93,3 procenta žáků, kteří se hlásili z devátých tříd základních škol. Je to podobně jako loni, kdy jich podle aktualizovaných dat bylo 92,9 procenta, informovala v pátek v tiskové zprávě státní organizace Cermat. Do čtyřletých a kratších oborů letos školy přijaly 89,8 procenta uchazečů. Je to více než v roce 2025, kdy bylo podle aktualizovaných dat Cermatu přijato 87,9 procenta uchazečů.
15. 5. 2026Aktualizováno15. 5. 2026

Restaurování hrobek v egyptském Luxoru odhalilo malby z 18. dynastie

Po dokončení restaurátorských prací v hrobce Samuta v nekropoli El Chocha na západním břehu Nilu v Luxoru se znovu objevilo několik staroegyptských maleb. Fresky na stěnách komplexu zachycují výjevy z každodenního života, pohřebních rituálů i náboženské motivy egyptské civilizace z doby před zhruba 3500 lety.
15. 5. 2026

Obavy z hantaviru zesiluje zkušenost s pandemií covidu-19, upozorňují experti

„Kolektivní pandemická paměť“ vyvolává ve společnosti obavy spíše kvůli vzpomínkám na to, co se stalo, než kvůli skutečné situaci. Odborníci na sociologii a psychologii vysvětlují, jak vzniká někdy iracionální strach, a varují před dalším velkým „virem“ – dezinformacemi.
15. 5. 2026
Doporučujeme

Voda na měsících Jupiteru a Saturnu mrzne do podoby štrůdlu, popsali čeští vědci

Dvojice českých geofyziků ve spolupráci se zahraničními vědci provedla originální experiment. Pokusila se v něm vytvořit podmínky, které panují na měsících Europa a Enceladus. A zjistit tak, jak vypadá ledová krusta, která pokrývá oceány v místech, kde by mohl být život a jež chce lidstvo zkoumat. Závěry pokusu jsou varováním pro mise, které by na měsících Jupiteru a Saturnu měly v budoucnu přistát.
15. 5. 2026

Řada zvířat využívá město pravidelně, mimo pozornost lidí, ukázal výzkum

Soužití lidí a volně žijících zvířat ve městech se neodehrává náhodně, ale řídí se jasnými zákonitostmi. Ukázal to tříletý výzkum brněnských vědců, kteří sledovali pohyb zvířat v městském prostředí. Nově vzniklá databáze má pomoci například s prevencí škod způsobených přemnoženými divokými prasaty. V jihomoravské metropoli jich je aktuálně přes tři stovky.
15. 5. 2026

Sysli mizí z Evropy. Škodí jim moderní zemědělství, chráněná území nestačí

Nový výzkum českých biologů z Akademie věd popsal, jak a proč mizí z Evropy sysli. Mají sice rádi obdělávanou půdu, moderní zemědělství spojené s těžkou technikou, monokulturami a zhutněním půdy jim ale neprospívá.
15. 5. 2026

Nedostatek i nadbytek spánku jsou spojeny s předčasným stárnutím, ukazuje studie

Spánek zřejmě hraje klíčovou roli v procesu stárnutí, protože jak jeho nedostatek, tak naopak příliš dlouhé vyspávání mohou negativně ovlivňovat mozek, srdce, plíce i imunitní systém. Vyplývá to z výzkumu publikovaného ve vědeckém časopise Nature.
14. 5. 2026
Načítání...