Các nhà khoa học vừa phát triển một loại tế bào thần kinh nhân tạo có thể bắt chước hoạt động của nhiều vùng khác nhau trong não bộ - từ xử lý thị giác đến lên kế hoạch và điều khiển vận động.
Đây được đánh giá là bước tiến quan trọng trong lĩnh vực điện toán mô phỏng thần kinh (neuromorphic computing), nhằm tạo ra những cỗ máy có khả năng cảm nhận và phản ứng với thế giới giống con người.
Trong bài báo công bố trên Nature Communications, nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Loughborough (Anh) dẫn đầu, với sự tham gia của Viện Salk và Đại học Nam California, cho biết tế bào thần kinh nhân tạo mới của họ - gọi là “transneuron” - có thể chuyển đổi linh hoạt giữa các kiểu hoạt động đặc trưng của những nơ-ron thị giác, vận động và tiền vận động.
Giáo sư Sergey Saveliev, đồng tác giả, đặt câu hỏi: “Bộ não con người là thiết bị bí ẩn vượt ngoài tầm với, hay chúng ta có thể tái tạo nó bằng điện tử - thậm chí xây dựng thứ còn mạnh hơn?.”
Ông cho biết nhóm đã chứng minh một đơn vị duy nhất có thể được điều chỉnh để mô phỏng hành vi của nhiều loại nơ-ron khác nhau, mở ra khả năng tạo ra các chip điện tử thực hiện những chức năng phức tạp giống não bộ trong các thiết bị nhỏ gọn chỉ dùng vài tế bào thần kinh nhân tạo.
Để kiểm tra, các nhà khoa học đưa tín hiệu điện vào transneuron và đo các xung điện đầu ra, sau đó so sánh với xung thần kinh thật được ghi từ não khỉ macaque. Ba vùng não được chọn gồm: khu vực xử lý thị giác, vùng điều khiển vận động và vùng chuẩn bị hành động - mỗi nơi có “mẫu xung” rất đặc trưng.
Chỉ bằng cách thay đổi thiết lập điện, một transneuron có thể tái hiện tất cả các kiểu xung này với độ chính xác 70-100%.
Trung tâm của transneuron là "memristor", linh kiện nano có khả năng thay đổi trạng thái khi dòng điện chạy qua, giúp “ghi nhớ” tín hiệu trước đó - tương tự cách nơ-ron học từ trải nghiệm.
Bên trong memristor, các nguyên tử bạc tạo và phá vỡ cầu nối siêu nhỏ để sinh ra xung điện. Nhờ đặc tính này, transneuron có thể được “tinh chỉnh” hành vi giống các vùng não khác nhau mà không cần phần mềm điều khiển.
Các nhà khoa học cho rằng công nghệ này có thể được tích hợp thành “vỏ não trên chip”, tạo nền tảng cho hệ thần kinh nhân tạo giúp robot cảm nhận và thích ứng theo thời gian thực. Thiết bị cũng hứa hẹn ứng dụng trong nghiên cứu não bộ và giao tiếp với hệ thần kinh con người.
