O tym, że organizmy żywe potrafią się uczyć wszyscy wiemy. Naśladując połączenia z naszego mózgu, potrafimy stworzyć też układy elektroniczne umożliwiające podobny proces, popularne dziś nauczanie maszynowe. Czy uczyć może się jednak zwykły związek nieorganiczny?
Na amerykańskich portalach naukowych i technologicznych pojawiły się informacje o ciekawej właściwości NiO - tlenek niklu (II), która może pomóc w budowie lepszych sieci neuronowych. Chodzi o zdolność do reakcji struktury tego materiału na bodźce w sposób podobny do reakcji na dotyk u... ślimaków morskich.
Zacznijmy więc od ślimaków. W badaniach nad nimi naukowcy testowali ich reakcje na dotyk. Ślimak dotknięty pierwszy raz cofał skrzela, ale wraz z kolejnymi dotknięciami nieczyniącymi mu krzywdy jego reakcja słabła, aby w końcu prawie zaniknąć. Habituacja, czyli inaczej przyzwyczajenie jest jednym z najprostszych przejawów nauki u zwierząt.
W kolejnej serii testów naukowcy po dotknięciu ślimaka zaczynali nim wstrząsać. W takim przypadku mięczak zmieniał swoje zachowanie i z każdą kolejną próbą cofał się coraz bardziej gwałtownie. To zjawisko zwane sensytyzacja jest kolejnym rodzajem nauki. Jak jednak przełożyć te zachowania na nieorganiczny związek?
Jak opisano w eksperymencie, bardzo ciekawą cechą tlenku niklu (II) jest zmienność przewodności elektrycznej pod wpływem oddziaływania gazowego wodoru. Następują wtedy niewielkie zmiany w jego strukturze krystalicznej, których skutkiem jest większa ilość elektronów swobodnych, w efekcie czego jego przewodnictwo rośnie. Po zmianie otoczenia na powietrze wszystko wraca do poprzedniego stanu.
Jak sprawdzili naukowcy, inaczej dzieje się, gdy takie zmiany zaczynamy przeprowadzać regularnie, podobnie jak u ślimaków, z każdą kolejną zmianą środowiska reakcja była coraz słabsza i w końcu przewodność w powietrzu i wodorze prawie przestała się różnić. Kiedy jednak materiał wystawiano następnie na działanie jasnego światła lub ozonu, „doznawał szoku” i jego przewodność mocno wzrastała.
Naukowcy badają to zjawisko liczą, że może pozwolić w przyszłości na stworzenie wydajniejszych procesorów przeznaczonych dla sieci neuronowych, których budowa jest inspirowana tym, w jaki sposób działa żywy mózg.
Materiały mające zdolności analogiczne do uczenia się i zapamiętywania, mogą otworzyć przed konstruktorami zupełnie nowe możliwości. Jednak droga do takiego przełomu jest jednak wciąż daleka. Naukowcy podkreślają, że dopiero uczą się tego zjawiska, poznając choćby jaka jest dynamika i trwałość zmian w czasie. Chcą też sprawdzić w jaki sposób można zmieniać strukturę wspomnianego tlenku na inne sposoby.
Mechanizmy, jakie tu odkryto, mają duży potencjał, ale badacze uczciwie przyznają, że na dziś nie wiadomo czy tlenek niklu (II) w ogóle będzie przydatny w przy produkcji półprzewodników. Dlaczego? Wystarczy spojrzeć, jak długo trwają prace nad komputerami kwantowymi, których teoretyczne podstawy powstały już dawno, ale opanowanie problemu szumu kwantowego ciągle spędza sen z oczu ich konstruktorom.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
