Les processus biologiques artificiellement modifiés, tels que les systèmes de perception, restent une cible insaisissable pour les experts en électronique organique en raison de la dépendance des sens humains sur un réseau adaptatif de neurones sensoriels, qui communiquent en tirant en réponse aux stimuli environnementaux.
Une nouvelle collaboration entre la Northwestern University et Georgia Tech a débloqué un nouveau potentiel pour le domaine en créant un nouveau neurone électrochimique organique haute performance qui répond dans la gamme de fréquences des neurones humains. Ils ont également construit un système de perception complet en concevant d’autres matériaux organiques et en intégrant leurs neurones modifiés à des récepteurs et synapses tactiles artificiels, ce qui permettait la détection et le traitement tactiles tactiles en temps réel.
La recherche, décrite dans un article publié ce mois-ci dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences (PNA)pourrait déplacer l’aiguille sur des robots intelligents et d’autres systèmes actuellement bloqués par des systèmes de détection moins puissants que ceux d’un humain.
L’étude met en évidence des progrès significatifs dans l’électronique organique et leur application pour combler l’écart entre la biologie et la technologie. Nous avons créé un neurone artificiel efficace avec une empreinte réduite et des caractéristiques neuronales exceptionnelles. Tirant parti de cette capacité, nous avons développé un système de perception neuromorphique tactile complet pour imiter les processus biologiques réels. “
Yao Yao, premier auteur, professeur d’ingénierie du Nord-Ouest
Selon l’auteur correspondant Tobin J. Marks, Charles E. de Northwestern et Emma H. Morrison Professeur de chimie au Weinberg College of Arts and Sciences, les circuits neuronaux artificiels existants ont tendance à tirer dans une gamme de fréquences étroites.
“Le neurone synthétique dans cette étude réalise des performances sans précédent dans la modulation de fréquence de tir, offrant une plage 50 fois plus large que les circuits neuronaux électrochimiques organiques existants”, a déclaré Marks. “En revanche, les caractéristiques neuronales exceptionnelles de notre appareil l’établissent comme une réalisation avancée dans les neurones électrochimiques organiques.”
Marks est un leader mondial des domaines de la chimie organométallique, de la catalyse chimique, de la science des matériaux, de l’électronique organique, du photovoltaïque et de la nanotechnologie. Il est également professeur de science et d’ingénierie des matériaux et professeur de génie chimique et biologique à la McCormick School of Engineering de Northwestern et en tant que professeur de physique appliquée. Son auteur de co-correspondant Antonio Facchetti, professeur à la Georgia Tech’s School of Materials Science and Engineering, est également professeur auxiliaire de chimie à Northwestern.
“Cette étude présente le premier système complet de perception tactile neuromorphe basé sur des neurones artificiels, qui intègre les récepteurs tactiles artificiels et les synapses artificielles”, a déclaré Facchetti. “Il démontre la capacité de coder des stimuli tactiles en signaux neuronaux de pointe en temps réel et de les traduire davantage en réponses post-synaptiques.”
L’équipe a duré les départements et les écoles, avec des chercheurs spécialisés dans la synthèse organique créant des matériaux avancés que les chercheurs de dispositifs électroniques ont ensuite intégré à la conception et à la fabrication de circuits et à l’intégration du système.
Avec l’immense réseau du cerveau humain de 86 milliards de neurones prêts à tirer, les systèmes de détection restent difficiles à recréer. Les scientifiques sont limités à la fois par l’empreinte de la conception et par la quantité qu’ils peuvent créer. Dans les futurs modèles, l’équipe espère réduire davantage la taille de l’appareil, rapprochant le projet pour imiter pleinement les systèmes de détection humaine.
Ce travail a été soutenu par l’Air Force Office of Scientific Research (FA9550-22-1-0423), le Northwestern University Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC; Award de la National Science Foundation DMR-230869), Flexterra Corporation, The National Science Fonds pour les jeunes chercheurs distingués de Chine (n ° 32425040) et la National Natural Science Foundation of China (subvention n ° 32201648).
Source:
Référence du journal:
Yao, Y., et al. (2025). Un neurone électrochimique organique pour un système de perception neuromorphique. Actes de l’Académie nationale des sciences. doi.org/10.1073/pnas.2414879122.
#Les #chercheurs #créent #des #neurones #artificiels #haute #performance #pour #les #systèmes #perception #avancés