Forradalmi mesterséges neuron az UMass Amherst mérnökeitől – az agy hatékonyságával működő számítógépek jövője

okt 22, 2025 | Tech

A Massachusettsi Egyetem Amherst kampuszának mérnökei egy olyan mesterséges neuront fejlesztettek ki, amely elektromos aktivitásában rendkívül hasonlít a természetes agysejtek működésére. Ez az innováció a csapat korábbi kutatásaira épül, melyek során fehérje nanovezetékeket alkalmaztak, amelyeket elektromosságot termelő baktériumokból állítottak elő. Az új megközelítés alapjaiban változtathatja meg a számítástechnika világát, hiszen lehetővé teheti olyan számítógépek létrehozását, amelyek élő rendszerek hatékonyságával működnek, sőt akár közvetlenül is kapcsolódhatnak biológiai szövetekhez.

Az emberi agy és a mesterséges neuronok közötti különbség

„Az agyunk hatalmas mennyiségű adatot dolgoz fel,” mondja Shuai Fu, az UMass Amherst villamosmérnöki és számítástechnikai szakán végzős hallgató, a Nature Communications folyóiratban megjelent tanulmány vezető szerzője. „Ugyanakkor az energiafelhasználása rendkívül alacsony, különösen összehasonlítva egy nagy nyelvi modell, például a ChatGPT működtetéséhez szükséges elektromos árammal.”

Az emberi test elektromos hatékonysága lenyűgöző: több mint 100-szor jobb, mint egy átlagos számítógép áramköreinek hatásfoka. Az agy több milliárd neuront tartalmaz – ezek speciális sejtek, amelyek elektromos jeleket küldenek és fogadnak a testben. Egy egyszerű feladat, például egy történet megírása mindössze körülbelül 20 watt energiát igényel az emberi agytól, míg egy nagy nyelvi modell ugyanennek elvégzéséhez akár több mint egy megawattot is felhasználhat.

A mesterséges neuronok fejlesztésének kihívásai

A mérnökök régóta törekednek arra, hogy mesterséges neuronokat alkossanak az energiatakarékosabb számítástechnika érdekében. Az egyik legnagyobb akadály azonban az volt, hogy csökkentsék a mesterséges neuronok feszültségszintjét a biológiai szintekhez hasonló értékre.

„A korábbi mesterséges neuronok tízszer nagyobb feszültséget és százszor több energiát használtak fel, mint amit mi most létrehoztunk,” magyarázza Jun Yao, az UMass Amherst villamosmérnöki és számítástechnikai tanszékének docense és a tanulmány vezető kutatója. „Ezért ezek a korábbi modellek sokkal kevésbé voltak hatékonyak, és nem tudtak közvetlenül kapcsolódni az élő neuronokhoz, amelyek érzékenyek a magasabb feszültségű jelekre.”

„Az általunk fejlesztett neuronok mindössze 0,1 voltot regisztrálnak, ami nagyjából megegyezik a testünkben található neuronok feszültségével,” teszi hozzá Yao.

Széles körű alkalmazási lehetőségek

Fu és Yao új mesterséges neuronjának számos alkalmazási területe van. Ezek között szerepelhetnek bioinspirált számítógépek tervezése sokkal energiatakarékosabb elvek alapján, valamint olyan elektronikus eszközök fejlesztése, amelyek közvetlenül kommunikálhatnak testünkkel.

„Jelenleg rengeteg hordható elektronikus érzékelőrendszer létezik,” mondja Yao. „Ezek azonban viszonylag nehézkesek és energiaigényesek. Minden alkalommal, amikor jelet érzékelnek a testünkből, azt elektromosan felerősítik ahhoz, hogy egy számítógép elemezni tudja. Ez a felerősítés növeli az energiafogyasztást és bonyolultabbá teszi az áramkört. Az általunk fejlesztett alacsony feszültségű neuronokkal készült érzékelők azonban felerősítés nélkül is képesek lennének működni.”

A titok: Geobacter sulfurreducens baktérium fehérje nanovezetékei

A csapat új alacsony energiaigényű neuronjának titkos összetevője egy fehérje nanovezeték, amelyet a különleges Geobacter sulfurreducens baktériumból szintetizáltak. Ez a baktérium különleges képességekkel rendelkezik: képes elektromosságot termelni.

Yao és kollégái már számos rendkívül hatékony eszközt terveztek e baktérium fehérje nanovezetékeinek felhasználásával:

  • Egy biofilm, amely izzadtság által termelt energiával képes személyes elektronikai eszközöket működtetni;
  • Egy „elektronikus orr”, amely képes betegségeket kiszagolni;
  • Egy olyan eszköz, amely gyakorlatilag bármiből elkészíthető és képes elektromosságot gyűjteni még a levegőből is.

Támogatók és finanszírozás

A kutatást jelentős támogatásban részesítették többek között az Amerikai Hadsereg Kutatóirodája (Army Research Office), az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapja (National Science Foundation), az Egészségügyi Intézetek (National Institutes of Health) és az Alfred P. Sloan Alapítvány.

Összegzés

Az UMass Amherst mérnökeinek fejlesztése áttörést jelenthet a mesterséges intelligencia és a számítástechnika jövőjében. A természetes agysejtekhez hasonlóan működő mesterséges neuronok nemcsak jelentős energia-megtakarítást tesznek lehetővé, hanem új utakat nyithatnak meg az emberi testtel való közvetlen kommunikációban is. Ezáltal közelebb kerülhetünk ahhoz a vízióhoz, hogy élő rendszerek hatékonyságával működő számítógépeket hozzunk létre – egy olyan világot teremtve, ahol technológia és biológia szorosabban összefonódik.

Forrás: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251013040335.htm

Bloom Energy: Megbízható, környezetbarát energiatermelés az AI és adatközpontok korában

Az AI és adatközpontok növekedése új kihívásokat jelent az energiaellátásban. Az egyre nagyobb energiaigények gyakran túlterhelik a hálózatokat, ami kiszámíthatatlan áramszünetekhez vezethet. Ebben a helyzetben kulcsfontosságúvá válik a folyamatos, stabil...

Enshittification: Miért romlanak el a platformok és mit tehetünk ellene?

Enshittification – ez a kifejezés írja le azt a jelenséget, amikor egy digitális platform vagy szolgáltatás kezdetben kiváló felhasználói élményt nyújt, majd idővel egyre rosszabbá válik, miközben a felhasználók mégsem hagyják el azt. Ez a folyamat nemcsak a közösségi...

Kriptopiaci előrejelző piacok visszatérése az USA-ba a Trump család szerepvállalásával

Zach Hamilton, a kriptovaluta startup, a Sarcophagus alapítója egy WIRED-nek adott interjúban így fogalmazott: „Ha egyetlen okot kellene megnevezni, amiért a kriptopiaci előrejelző piacok visszatérhetnek az Egyesült Államokba, akkor az a Trump-adminisztráció.” Majd...

PFAS vegyi anyagok hatásainak vizsgálata egérmodellben – részletes kutatási összefoglaló

A per- és polifluoralkil-szubsztanciák (PFAS) környezeti és egészségügyi hatásai egyre nagyobb figyelmet kapnak a tudományos közösségben. Jelen cikkünkben egy átfogó kutatási projekt részleteit ismertetjük, amelyben PFAS-koktél expozíciót alkalmaztak Swiss CD1...

Strauss Zelnick véleménye az AI játékiparra gyakorolt hatásáról – Take-Two Interactive vezetője

Strauss Zelnick, a videojáték-kiadó Take-Two Interactive vezérigazgatója nem tartja magát az mesterséges intelligencia (AI) ígéreteinek kételkedőjének, ugyanakkor óvatosan nyilatkozott az AI jelenlegi hatásairól a játékfejlesztés és -gyártás területén. A „Grand Theft...

Direct Primary Care: Az új egészségügyi modell, ami forradalmasítja a betegellátást

Bangor, Maine városában Geoff Clarke egy olyan élményről számolt be legutóbbi egészségügyi vizsgálatával kapcsolatban, amely sok amerikai számára szinte elképzelhetetlen: magas szintű elégedettségről és dicséretől. "Ha álmodban csinálnád, pontosan olyan lenne, mint az...

Lindsey Graham kínos Siri-incidense és a kormányzati leállás helyzete az Egyesült Államokban

Lindsey Graham, Dél-Karolina republikánus szenátora, egy váratlan technikai baki miatt került a figyelem középpontjába az Egyesült Államok Capitoliumában. A jelenleg közel egy hónapja tartó kormányzati leállás közepette, amikor a kongresszus tagjai egyre...

LinkedIn adatgyűjtési változások: hogyan védd meg profilodat az AI képzésétől?

LinkedIn nemrégiben bejelentette, hogy 2025. november 3-tól jelentős változtatásokat vezet be adatfelhasználási szabályaiban, amelyek érintik az Európai Unió, az EGT, Svájc, Kanada és Hongkong felhasználóit is. Ha eddig azt gondoltad, hogy ezekben a régiókban...

Ben Stiller véleménye a „nepo baby” kifejezésről és a sztárgyerekek valósága

Ben Stiller, a világhírű színész és rendező nemrégiben a „The Howard Stern Show” vendégeként osztotta meg gondolatait a „nepo baby” kifejezésről, amely azokra a hírességek gyermekeire utal, akik szüleik nyomdokaiba lépve válnak maguk is ismertté. A „nepo baby”...

Trump amerikai katonáknak ajánlja a japán Toyota autókat – Az autópiac és kereskedelmi kihívások Japán és USA között

Donald Trump, az Egyesült Államok korábbi elnöke, aki hosszú ideje az America First (Amerika az első) politikáját hirdeti, legutóbbi ázsiai útja során különös felhívást intézett az amerikai katonákhoz: vásároljanak japán gyártású Toyota autókat. Ez a felszólítás...