طور باحثون في جامعة ماساتشوستس أمهرست خلية عصبية اصطناعية باستخدام أسلاك نانوية بروتينية من بكتيريا منتجة للكهرباء، تعمل عند 0.1 فولت فقط لتقليد الخلايا الدماغية الطبيعية. يمكن لهذا الاختراق التواصل المباشر مع الأنظمة البيولوجية ويعد بحوسبة فعالة في استهلاك الطاقة. يمكن لهذه الابتكار أن يحول الإلكترونيات القابلة للارتداء والحواسيب المستوحاة من الأحياء.
قام مهندسون في جامعة ماساتشوستس أمهرست بتصميم خلية عصبية اصطناعية تقلد النشاط الكهربائي للخلايا الدماغية الطبيعية، مدعومة بأسلاك نانوية بروتينية مشتقة من بكتيريا Geobacter sulfurreducens. نشرت في مجلة Nature Communications في 13 أكتوبر 2025، تبرز الدراسة كيف يعمل هذا الجهاز عند 0.1 فولت فقط—مطابق لجهد الخلايا العصبية البشرية—مقارنة بالإصدارات الاصطناعية السابقة التي تطلبت 10 أضعاف الجهد و100 ضعف الطاقة.
يحلل الدماغ البشري كميات هائلة من البيانات بكفاءة مذهلة، مستخدماً حوالي 20 واط لمهام مثل كتابة قصة، بينما يمكن لنماذج اللغة الكبيرة مثل ChatGPT أن تتطلب أكثر من ميغاواط لعمليات مشابهة. "يحلل دماغنا كمية هائلة من البيانات"، قال شواي فو، طالب دراسات عليا في الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب في جامعة UMass أمهرست ومؤلف رئيسي للدراسة. "لكن استهلاك الطاقة لديه منخفض جداً، خاصة مقارنة بالكهرباء اللازمة لتشغيل نموذج لغة كبير مثل ChatGPT."
يغلب هذا التصميم منخفض الجهد حاجزاً رئيسياً في الحوسبة العصبية المشابهة، مما يسمح بدمج سلس مع الأنسجة الحية دون الحاجة إلى مكبرات صوت مكثفة الطاقة. "الخاصة بنا تسجل 0.1 فولت فقط، وهو ما يقارب الخلايا العصبية في أجسادنا"، لاحظ جون ياو، أستاذ مشارك في الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب ومؤلف أول. فشلت المحاولات السابقة في الاتصال المباشر بالخلايا العصبية البيولوجية بسبب حساسيتها للجهود الأعلى.
تشمل التطبيقات المحتملة حواسيب مستوحاة من الأحياء تعمل مثل الأنظمة الحية وأجهزة ارتداء متقدمة. على سبيل المثال، يمكن للحساسات العمل بالطاقة المولدة من العرق أو حصاد الكهرباء من الهواء، مما يلغي خطوات التضخيم التي تزيد التعقيد واستهلاك الطاقة. تبني البحث على أعمال سابقة لفريق ياو، الذي أنتج أجهزة فعالة مثل الأفلام الحيوية المغذاة بالعرق و"أنف إلكتروني" لكشف الأمراض.
جاء التمويل من مكتب أبحاث الجيش، والمؤسسة الوطنية للعلوم الأمريكية، ومؤسسات الصحة الوطنية، ومؤسسة ألفريد ب. سلون.