Посмотрите на гидрогель, который может запоминать и забывать информацию как мозг

28 июля 2020
289


Исследователи из Университета Хоккайдо нашли мягкий и влажный материал, который может запоминать, извлекать и забывать информацию, как человеческий мозг.Детали своей разработки они описали в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
Человеческий мозг изучает вещи, но стремится забыть их, когда информация перестает быть важной и актуальной. Воссоздание этого динамического процесса памяти в искусственных материалах было сложной задачей. Исследователи Университета Хоккайдо теперь сообщают о гидрогеле, который имитирует функцию динамической памяти мозга: кодирование информации, которая исчезает со временем в зависимости от интенсивности памяти.

Гидрогели представляют собой гибкие материалы, состоящие из большого процента воды — в данном случае около 45% — наряду с другими химическими веществами, которые обеспечивают структуру, подобную каркасу для содержания воды. Профессор Цзян Пин Гун, доцент Кунпэн Цуй, а также их студенты и коллеги из Института проектирования и открытия химических реакций Университета Хоккайдо (WPI-ICReDD) стремятся разработать гидрогели, которые могут выполнять биологические функции.

Гидрогели являются отличными кандидатами для имитации биологических функций, ведь они мягкие и влажные, как ткани человека. Ученые нашли способ продемонстрировать, как гидрогели могут имитировать некоторые функции памяти мозговой ткани.

В этом исследовании ученые поместили тонкий гидрогель между двумя пластиковыми пластинами; верхняя пластина имела форму или вырезанные буквы, оставляя открытой только область гидрогеля. Например, узоры включали самолет и слово «гель». Сначала они помещали гель в ванну с холодной водой. Затем перенесли гель в горячую ванну. Гель впитывал воду в свою структуру, вызывая набухание, но только в открытой области. Это запечатлело рисунок, похожий на информацию, на гель.
Когда гель возвращали в ванну с холодной водой, открытая область становилась непрозрачной, делая сохраненную информацию видимой. При низкой температуре гидрогель постепенно сжимался, выпуская воду, которую он впитал ранее. Картина медленно исчезла.

Чем дольше гель остается в горячей воде, тем темнее или интенсивнее будет отпечаток и, следовательно, тем дольше он затухает или «забывает» информацию. Команда также показала, как высокие температуры усилили воспоминания.
Команда показала, что память, установленная в гидрогеле, устойчива к колебаниям температуры и большим физическим растяжениям. Что еще более интересно, процессы забывания могут быть запрограммированы путем настройки времени или температуры обучения теплом.
Команда использовала материалы, содержащие гидрогель — полиамфолиты или гели ПА. Поведение запоминания-забывания достигается за счет быстрого поглощения воды и медленного выделения воды, что обеспечивается динамическими связями в гидрогелях. Этот подход должен работать для множества гидрогелей с физическими связями, уверяют ученые. Система памяти, подобная мозгу гидрогеля, может быть использована для некоторых приложений, например, для исчезновения сообщений в целях безопасности.

Поделиться

Комментировать могут только авторизованные пользователи.
Предлагаем Вам в систему или зарегистрироваться.

Предметная область
Отрасль
Управление (роль)