Инженеры Северо-Западного университета США разработали искусственные нейроны, которые успешно взаимодействуют с живыми клетками мозга. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Nanotechnology.
Что создано
Новые устройства представляют собой искусственные нейроны, изготовленные с помощью аэрозольной струйной печати. Технология предполагает нанесение «электронных чернил» — специальных материалов для печати электрических схем — точно на нужные участки гибкого полимерного основания. Благодаря этому устройства получаются мягкими и близкими по свойствам к биологическим тканям.
Ключевое отличие разработки — способность генерировать сложные электрические сигналы, похожие на те, что используют реальные нейроны. В отличие от большинства искусственных аналогов, создающих простые импульсы, новые нейроны воспроизводят разные типы активности: одиночные всплески, серии сигналов и прерывистые паттерны.
Как это работает
Учёные использовали особенность полимера как преимущество. Обычно этот материал в нейроморфных системах убирают, поскольку он мешает прохождению тока. В данном случае полимер частично разлагают, а при пропускании тока он продолжает разрушаться неравномерно. В результате формируется узкий проводящий канал, создающий резкий электрический отклик, похожий на работу настоящего нейрона.
Доказательство эффективности
Чтобы проверить работоспособность искусственных нейронов с живой тканью, исследователи протестировали их на срезах мозжечка мыши. Электрические сигналы от искусственных нейронов вызывали реакцию у настоящих нейронов — совпадали не только по времени, но и по форме импульсов. Это означает, что устройства действительно могут запускать активность нейронных цепей.
Преимущества технологии
Напечатанные нейроны отличаются высокой энергоэффективностью. Благодаря разнообразию сигналов один такой нейрон способен кодировать больше информации, чем обычные искусственные нейроны в современных вычислительных системах. Это снижает количество необходимых компонентов и энергозатраты по сравнению с последними моделями ИИ, требующими огромных вычислительных мощностей.
Технология печати уменьшает количество отходов, так как материалы наносятся только там, где это необходимо. Устройства получаются относительно недорогими и простыми в производстве.
Применение в будущем
Авторы работы считают, что печатные нейроны могут стать основой для:
- новых нейроинтерфейсов;
- нейропротезов для восстановления слуха, зрения или движения;
- вычислительных систем, работающих по принципам, близким человеческому мозгу.
Технологии, способные напрямую взаимодействовать с нейронами, могут ускорить сближение живых тканей и электронных систем. Устройства перестанут быть «внешними» по отношению к телу и будут работать как продолжение нервной системы. Это изменит подход к лечению неврологических заболеваний и восстановлению функций организма.
Новые нейроны способны кодировать больше информации на уровне одного элемента, что потенциально снижает общее число компонентов в системе. Это открывает путь к более компактным и дешёвым устройствам. Если технология масштабируется, сложные вычисления могут стать доступнее для малого бизнеса и медицины. В результате ИИ может быстрее распространиться за пределы крупных технологических компаний.
Контекст: почему это важно сейчас
Искусственный интеллект требует все больше энергии: рост моделей и данных увеличивает нагрузку на дата-центры, их охлаждение и энергосистемы. Это становится не только технологической, но и экологической проблемой.
В классической электронике энергоэффективность повышают за счёт увеличения числа транзсисторов и оптимизации архитектуры чипов, но этот подход постепенно упирается в физические и экономические ограничения. Учёные ищут альтернативы, вдохновляясь биологическим мозгом — одним из самых энергоэффективных «вычислительных устройств», способным обрабатывать сложную информацию при крайне низком энергопотреблении. Попытку воспроизвести принципы работы мозга в электронике называют нейроморфными вычислениями.
Такие подходы уже выходят за пределы лабораторий. В феврале 2026 года в Техасе открылся центр, где для вычислений используют системы, имитирующие работу нейронов.
Эта разработка знаменует важный этап в развитии нейроинтерфейсов и энергоэффективных вычислений нового поколения, соединяя достижения биоинженерии, электроники и нейронауки.
