Калининградские ученые создали чип, работающий без электричества
Калининградские ученые создали чип, работающий без электричества - Российские Инновации РИА Новости, 10.02.2025
Калининградские ученые создали чип, работающий без электричества
Прототип первого химического чипа, запоминающего и распознающего ритмические сигналы, создали ученые БФУ им. И. Канта. По их данным, разработка будет... Российские Инновации РИА Новости, 10.02.2025
МОСКВА, 10 фев — РИА Новости. Прототип первого химического чипа, запоминающего и распознающего ритмические сигналы, создали ученые БФУ им. И. Канта. По их данным, разработка будет действовать подобно нейронам мозга. Она сможет проводить вычисления без электропитания и ляжет в основу создания мягких химических роботов, рассказали в пресс-службе университета.В 1951 году советский химик Борис Белоусов открыл автоколебательную реакцию, где концентрация реагентов изменялась периодически. Это открытие опровергло представление о том, что химические реакции могут быть только необратимыми. Позже Анатолий Жаботинский развил исследования, доказав их значимость для изучения нелинейной динамики, самоорганизации и биологических ритмов.Реакция Белоусова-Жаботинского стала модельной системой для изучения возбудимых сред, в том числе биологических процессов, таких как нервные импульсы, ритмы сердца и осцилляции в физиологии, и позволяет воспроизводить спайковые (импульсные) режимы, характерные для биологических нейронов.С конца 1980-х годов ученые разных стран мира разрабатывают химические вычислительные системы, основанные на реакции Белоусова-Жаботинского. Свой вклад в эту область внесли и сотрудники Центра прикладной нелинейной динамики БФУ им. И. Канта, которые создали химический чип, запоминающий и распознающий ритмические сигналы.Чип представляет собой возбудимую реакционно-диффузионную среду реакции Белоусова-Жаботинского на основе специального полимера с вшитым катализатором, сообщил старший научный сотрудник БФУ им. И. Канта Иван Проскуркин."Схема чипа в чем-то схожа с электронной микросхемой на полупроводниках, но вместо электрического тока по его дорожкам бегут химические волны. Такая передача сигналов по химическим волноводам напоминает распространение потенциала действия в аксонах живых нейронов. Если говорить совсем метафорично, то это, как если бы желе в баночке начало думать. Пока созданы только элементы — искусственные "нейроны", аналогичные локализованным в различных структурах мозга, но из них потенциально можно собрать более сложную систему", — рассказал он.Для изготовления чипа исследователи использовали запатентованную технологию фотопечати. Они нанесли на предметное стекло тонкий слой прегеля, который затем в течение нескольких минут экспонировался через специальную маску. Затем они удалили неполимеризованные остатки прегеля, и на поверхности стекла осталась полимерная "интегральная схема". По словам ученых, этот процесс похож на фотолитографию, используемую в производстве кремниевых микросхем."По мере усложнения нейроморфные химические чипы смогут выполнять некоторые вычислительные задачи, сохраняя при этом энергоэффективность и компактность. Эта инновация открывает перспективы для создания маленьких мягких полимерных роботов, способных самостоятельно перемещаться, манипулировать миниатюрными предметами и, возможно, даже обучаться", — отметила руководитель Центра, Анастасия Лаврова.Чтобы добиться однонаправленного распространения сигнала по химическому волноводу, исследователи спроектировали специальный элемент — химический диод. Химические волны, возбуждаемые в геле с помощью прикосновения серебряной проволоки, распространяются через асимметричные соединения только в одном направлении."Такой дизайн химического диода отличается от аналогов тем, что примыкающие части асимметричного соединения содержат разные катализаторы реакции Белоусова-Жаботинского и, как следствие, имеют разные пороги возбудимости. Результаты тестовых экспериментов и компьютерного моделирования позволяют утверждать, что такой подход существенно увеличивает надежность работы и срок службы диода", — заключила она.В будущем сотрудники Центра прикладной нелинейной динамики планируют использовать подобные химические чипы в связке с умными материалами собственного производства, такими, как хемомеханические гели. По их мнению, это станет важным шагом на пути к созданию мягких полимерных роботов, которые приводит в действие энергия химической реакции.Исследование выполняется в рамках программы "Приоритет 2030".
МОСКВА, 10 фев — РИА Новости. Прототип первого химического чипа, запоминающего и распознающего ритмические сигналы, создали ученые БФУ им. И. Канта. По их данным, разработка будет действовать подобно нейронам мозга. Она сможет проводить вычисления без электропитания и ляжет в основу создания мягких химических роботов, рассказали в пресс-службе университета.
В 1951 году советский химик Борис Белоусов открыл автоколебательную реакцию, где концентрация реагентов изменялась периодически. Это открытие опровергло представление о том, что химические реакции могут быть только необратимыми. Позже Анатолий Жаботинский развил исследования, доказав их значимость для изучения нелинейной динамики, самоорганизации и биологических ритмов.
Реакция Белоусова-Жаботинского стала модельной системой для изучения возбудимых сред, в том числе биологических процессов, таких как нервные импульсы, ритмы сердца и осцилляции в физиологии, и позволяет воспроизводить спайковые (импульсные) режимы, характерные для биологических нейронов.
С конца 1980-х годов ученые разных стран мира разрабатывают химические вычислительные системы, основанные на реакции Белоусова-Жаботинского. Свой вклад в эту область внесли и сотрудники Центра прикладной нелинейной динамики БФУ им. И. Канта, которые создали химический чип, запоминающий и распознающий ритмические сигналы.
Чип представляет собой возбудимую реакционно-диффузионную среду реакции Белоусова-Жаботинского на основе специального полимера с вшитым катализатором, сообщил старший научный сотрудник БФУ им. И. Канта Иван Проскуркин.
"Схема чипа в чем-то схожа с электронной микросхемой на полупроводниках, но вместо электрического тока по его дорожкам бегут химические волны. Такая передача сигналов по химическим волноводам напоминает распространение потенциала действия в аксонах живых нейронов. Если говорить совсем метафорично, то это, как если бы желе в баночке начало думать. Пока созданы только элементы — искусственные "нейроны", аналогичные локализованным в различных структурах мозга, но из них потенциально можно собрать более сложную систему", — рассказал он.
Для изготовления чипа исследователи использовали запатентованную технологию фотопечати. Они нанесли на предметное стекло тонкий слой прегеля, который затем в течение нескольких минут экспонировался через специальную маску. Затем они удалили неполимеризованные остатки прегеля, и на поверхности стекла осталась полимерная "интегральная схема". По словам ученых, этот процесс похож на фотолитографию, используемую в производстве кремниевых микросхем.
"По мере усложнения нейроморфные химические чипы смогут выполнять некоторые вычислительные задачи, сохраняя при этом энергоэффективность и компактность. Эта инновация открывает перспективы для создания маленьких мягких полимерных роботов, способных самостоятельно перемещаться, манипулировать миниатюрными предметами и, возможно, даже обучаться", — отметила руководитель Центра, Анастасия Лаврова.
Чтобы добиться однонаправленного распространения сигнала по химическому волноводу, исследователи спроектировали специальный элемент — химический диод. Химические волны, возбуждаемые в геле с помощью прикосновения серебряной проволоки, распространяются через асимметричные соединения только в одном направлении.
"Такой дизайн химического диода отличается от аналогов тем, что примыкающие части асимметричного соединения содержат разные катализаторы реакции Белоусова-Жаботинского и, как следствие, имеют разные пороги возбудимости. Результаты тестовых экспериментов и компьютерного моделирования позволяют утверждать, что такой подход существенно увеличивает надежность работы и срок службы диода", — заключила она.
В будущем сотрудники Центра прикладной нелинейной динамики планируют использовать подобные химические чипы в связке с умными материалами собственного производства, такими, как хемомеханические гели. По их мнению, это станет важным шагом на пути к созданию мягких полимерных роботов, которые приводит в действие энергия химической реакции.
Исследование выполняется в рамках программы "Приоритет 2030".
Доступ к чату заблокирован за нарушение правил.
Вы сможете вновь принимать участие через: ∞.
Если вы не согласны с блокировкой, воспользуйтесь формой обратной связи
Обсуждение закрыто. Участвовать в дискуссии можно в течение 24 часов после выпуска статьи.
