Penn Staten yliopiston tutkijoiden mukaan tapa, jolla pimeässä saalistavat latopöllön aivot käyttävät ääntä saaliin löytämiseen, voi olla mallina elektronisille suuntaaville navigointilaitteille. Tutkijat ottivat mallia eläinten kuulojärjestelmästä, joka osaa rekisteröidä ja analysoida pieniä eroja äänen saapumisajassa korviin ja tämän perusteella paikantaa äänilähteen.
- Latopöllöt selvittävät suunnan, mistä ääni tulee yhdestä kahteen asteen tarkkuudella, kertoo tutkimuksia vetänyt Saptarshi Das.
Kyky käyttää ääntä paikannukseen riippuu korvien välisestä etäisyydestä. Latopöllöillä tämä etäisyys on melko pieni, mutta aivojen ”piirit” ovat mukautuneet tähän ja pystyvät erottelemaan tämän pienen eron.
Objektien paikantaminen äänen perusteella ei ole kovin helppoa. Äänen nopeus on nopeampi kuin millä pöllön hermot pystyvät toimimaan. Kun pöllön aivot ovat muuntaneet äänen sähköiseksi pulssiksi, se hidastuu. Sitten aivot käyttävät eripituisten hermojen hilaa kaksine sisääntuloineen sen määrittämiseksi, mikä on se kohta, missä kaksi signaalia osuvat yhteen.
Saptarshi Das ja hänen tiiminsä ovat luoneet elektronisen piirin, joka voi hidastaa tulosignaaleja ja määrittää osumapisteen jäljittelemällä pöllön aivojen toimintaa. Ryhmä loi sarjan jaetun portin molybdeenisulfidisia transistoreita jäljittelemään pöllön aivojen osumahermoverkkoa. Jaettujen porttien transistorit tuottavat lähtösignaalin vain silloin, kun portin molemmat puolet vastaavat toisiaan, joten vain tietylle pituudelle viritetty portti rekisteröi äänen. Biomimeettinen piiri käyttää myös aikaviivemekanismia signaalin hidastamiseen.
- Miljoonien vuosien evoluutio eläinmaailmassa on taannut, että vain tehokkaimmat materiaalit ja rakenteet ovat säilyneet. Itse asiassa luonto on tehnyt suurimman osan työstä meidän puolestamme. Nyt meidän on vain mukautettava nämä neurobiologiset arkkitehtuurit puolijohdelaitteillemme, toteaa Saptarshi Das.
Dasin tutkimusryhmä etsii nyt muita eläimiä ja muita aistinratkaisuja tulevia tutkimuksia varten. Vaikka neuromorfisen tietojenkäsittelyn alan nykyinen tutkimus keskittyy ihmisen aivojen kapasiteetin jäljittelemiseen, tämä työ valaisee vaihtoehtoista lähestymistapaa matkimalla eläinkunnan superantureita. Saptarshi Das pitää tätä paradigmanmuutoksena tällä alalla.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 22.8.2019
