科学家打造可自我维持的绿色神经形态传感器

2021年06月10日 15:05 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

马萨诸塞大学阿默斯特分校的一支研究团队,刚刚展示了他们最新打造的一套电子微系统。其特点是能够在没有任何外部能量输入的情况下,对信息输入做出智能的响应,就像一个自主的生物体那样。在本周一(6 月 7 日)发表于《自然通讯》期刊上的一项开创性研究论文中,该校团队详细介绍了一种能够处理超低电子信号的新型电子设备。

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(来自:UMass Amherst)

据悉,这套微系统的两个关键组件,均由蛋白质纳米线制成。作为一种“绿色”电子材料,它可由微生物进行再生产,从而避免了产生电子垃圾废弃物的烦恼。

该研究预示着由可持续生物材料制成的未来绿色电子产品将具有巨大的潜力,且这些材料更易于同人体或不同环境相互作用。

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研究配图 - 1:柔性蛋白质纳米线装置

该校电子与计算机工程系(ECE)助理教授兼生物医学工程教授 Jun Yao、以及微生物学杰出教授 Derek R. Lovley,共同带领大家完成了这项研究。

感兴趣朋友,可移步至《自然通讯》(Nature Communications)期刊阅读全文,原标题为《自我维持的绿色神经形态接口》(Self-sustained green neuromorphic interfaces),

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研究配图 - 2:多功能感知神经形态接口

据资助这项研究的美国陆军研究实验室的作战能力发展司令部所述,研究团队正致力于打造可自我维持的智能微系统。

研究一作、Jun Yao 教授带领的研究生 Tianda Fu 表示:探索在电子产品中加入活物功能的可行性,算是一个激动人心的新开端。与此同时,他们也期待着看到进一步发展的版本会是什么个样子。

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研究配图 - 3:集成可穿戴神经形态的界面接口

此前,研究团队已发现能够利用基于蛋白质纳米线的空气发生器(2020 年在 Nature 上发表的 Air-Gen 相关研究),从周围环境 / 湿度中产生电力。基于此,这类设备能够在地球上几乎所有环境中持续发电。

同年,Jun Yao 教授带领下的实验室研究团队,还在《自然通讯》上报道了另一项技术进展,即蛋白质纳米线可用于打造被称作“忆阻器”(memristors)的电子设备 —— 支持模拟大脑计算、并处理与生物信号幅度相匹配的超低电信号。

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研究配图 - 4:可重构神经形态接口

好消息是,通过将上述两项研究结合起来,其打造的新型微系统能够借助来自 Air-Gen 的电子、并将之用于驱动由蛋白质纳米线忆阻器制造的传感器和电路。

现在,这套电子微系统能够从环境中汲取能量来支撑传感与计算,而无需电池等外部能源,且具有与生物体相当的“智能”和自我维持能力。更重要的是,该系统还由环保生物材料(从细菌中提取的蛋白质纳米线)制成。

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