Para peneliti dari Northwestern University melaporkan bahwa mereka telah mencetak "neuron buatan" fleksibel yang menghasilkan pola lonjakan listrik realistis dan dapat memicu respons pada jaringan otak tikus yang hidup. Tim tersebut menyatakan bahwa penelitian yang diterbitkan pada 15 April di Nature Nanotechnology ini dapat membantu memajukan antarmuka otak-mesin serta komputasi yang lebih hemat energi dan terinspirasi dari otak.
Para insinyur yang dipimpin oleh Mark C. Hersam di Northwestern University melaporkan keberhasilan mereka menciptakan neuron buatan yang fleksibel menggunakan metode pencetakan aerosol jet pada substrat polimer dengan tinta elektronik yang terbuat dari serpihan skala nano molibdenum disulfida (MoS₂) dan grafena.
Menurut para peneliti, mereka memanfaatkan fitur material yang biasanya dibuang oleh pihak lain: alih-alih membakar polimer penstabil setelah pencetakan, mereka menguraikannya sebagian. Hersam mengatakan bahwa di bawah arus listrik, polimer tersebut terurai lebih lanjut secara tidak merata, membentuk filamen konduktif yang membatasi arus ke wilayah sempit dan menghasilkan respons listrik yang tiba-tiba, mirip dengan neuron.
Tim melaporkan bahwa perangkat yang dicetak tersebut dapat menghasilkan serangkaian pola sinyal—lonjakan tunggal, penembakan terus-menerus, dan bursting—yang dimaksudkan untuk menyerupai cara komunikasi neuron biologis. Hersam membedakan organisasi otak yang "heterogen, dinamis, dan tiga dimensi" dengan komputasi konvensional yang dibangun dari "miliaran perangkat identik" pada chip silikon kaku.
Untuk menguji kompatibilitas biologis, para peneliti berkolaborasi dengan ahli neurobiologi Indira M. Raman. Kelompok Raman menerapkan sinyal tegangan neuron buatan tersebut ke irisan serebelum tikus, dan tim melaporkan bahwa lonjakan buatan tersebut cocok dengan fitur biologis utama, termasuk waktu dan durasi, serta secara andal memicu aktivitas pada neuron yang hidup.
Para peneliti mengatakan pendekatan ini dapat mendukung neuroprostetik dan antarmuka otak-mesin di masa depan, serta dapat menjadi dasar bagi komputasi yang terinspirasi dari otak yang bertujuan untuk menurunkan penggunaan energi. Hersam mengatakan bahwa otak "lima kali lipat lebih besar" dalam efisiensi energi dibandingkan komputer digital, dan berpendapat bahwa kebutuhan daya serta pendinginan untuk komputasi AI skala besar mendorong perusahaan menuju pusat data skala gigawatt, dengan tuntutan panas dan air yang menyertainya.
Tim tersebut juga menyoroti klaim manufaktur terkait metode pencetakan: karena pencetakan aerosol jet adalah proses aditif yang menempatkan material hanya di tempat yang diperlukan, mereka mengatakan metode ini dapat mengurangi limbah dan memungkinkan fabrikasi berbiaya rendah. Studi ini didukung oleh National Science Foundation, kata para peneliti.
