Peneliti di Universitas Massachusetts Amherst telah mengembangkan neuron buatan menggunakan nanokabel protein dari bakteri penghasil listrik, yang beroperasi pada hanya 0.1 volt untuk meniru sel otak alami. Terobosan ini memungkinkan komunikasi langsung dengan sistem biologis dan menjanjikan komputasi yang efisien energi. Inovasi ini dapat mengubah elektronik wearable dan komputer bio-inspirasi.
Insinyur di Universitas Massachusetts Amherst telah merancang neuron buatan yang mereplikasi aktivitas listrik sel otak alami, didukung oleh nanokabel protein yang berasal dari bakteri Geobacter sulfurreducens. Diterbitkan di Nature Communications pada 13 Oktober 2025, studi ini menyoroti bagaimana perangkat ini berfungsi pada hanya 0.1 volt—sesuai dengan tegangan neuron manusia—dibandingkan dengan versi buatan sebelumnya yang memerlukan 10 kali lebih banyak tegangan dan 100 kali lebih banyak daya.
Otak manusia memproses data besar dengan efisiensi luar biasa, menggunakan sekitar 20 watt untuk tugas seperti menulis cerita, sementara model bahasa besar seperti ChatGPT dapat menuntut lebih dari satu megawatt untuk operasi serupa. "Otak kita memproses jumlah data yang sangat besar," kata Shuai Fu, mahasiswa pascasarjana di teknik listrik dan komputer di UMass Amherst dan penulis utama studi. "Tapi penggunaan dayanya sangat, sangat rendah, terutama dibandingkan dengan listrik yang dibutuhkan untuk menjalankan Model Bahasa Besar, seperti ChatGPT."
Desain bertegangan rendah ini mengatasi hambatan kunci dalam komputasi neuromorfik, memungkinkan integrasi mulus dengan jaringan hidup tanpa perlu amplifier yang intensif daya. "Milik kami hanya mendaftarkan 0.1 volt, yang kira-kira sama dengan neuron di tubuh kita," catat Jun Yao, profesor associate teknik listrik dan komputer dan penulis senior. Upaya sebelumnya gagal terhubung langsung dengan neuron biologis karena sensitivitasnya terhadap tegangan lebih tinggi.
Aplikasi potensial mencakup komputer bio-inspirasi yang beroperasi seperti sistem hidup dan wearable canggih. Misalnya, sensor bisa berjalan dengan daya yang dihasilkan dari keringat atau memanen listrik dari udara, menghilangkan langkah amplifikasi yang meningkatkan kompleksitas dan penggunaan energi. Penelitian ini membangun pekerjaan sebelumnya oleh tim Yao, yang telah menghasilkan perangkat efisien seperti biofilm bertenaga keringat dan "hidung elektronik" untuk deteksi penyakit.
Pendanaan berasal dari Kantor Penelitian Angkatan Darat, National Science Foundation AS, National Institutes of Health, dan Alfred P. Sloan Foundation.