ナノスケール力学は脳型コンピューティングを可能にするかもしれない(Nanoscale mechanics could enable brain-inspired computing)

2026-09-16 マサチューセッツ工科大学(MIT)

MITの研究チームは、ナノスケールの機械的変形そのものを計算と記憶に利用するニューロモルフィックデバイスを開発した。柔らかな粘弾性ポリマーPDMSを2枚の金属電極の間に挟み、電圧を加えると電極が引き合ってポリマーを圧縮し、その変形に応じて電流が変化する構造を採用した。PDMSは変形後に時間をかけて元に戻るため、過去に受けた力や電圧の履歴を記憶し、それを電気的応答として出力できる。電圧刺激が蓄積して一定の閾値に達すると「発火」し、その後リセットされるため、神経細胞の積分・発火挙動を模倣できる。計算機能とメモリを単一のナノデバイスに組み込めるため、外部コンデンサや複雑な回路を減らし、小型・低消費電力化が可能となる。研究チームは、ウェアラブル医療機器、スマート義手、エッジコンピューティング、環境モニタリング、スマートロボットなどへの応用を想定している。

ナノスケール力学は脳型コンピューティングを可能にするかもしれない(Nanoscale mechanics could enable brain-inspired computing)
This illustration shows the nano-mechanical devices the researchers developed. Inspired by neurons, they can perform computing tasks with high energy efficiency. Credits: Image: Emily Theobald

<関連情報>

ニューロモルフィック情報処理のための粘弾性ナノメカニカルデバイス Viscoelastic nanomechanical devices for neuromorphic information processing

Peter F. Satterthwaite, Sarah O. Spector, Maxwell Conte, Teddy Hsieh, […] , and Farnaz Nirou
Science Advances  Published:16 Sep 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aeg9893

Abstract

Information processing through intrinsic physical processes in materials enables energy-efficient, bioinspired computing paradigms. In particular, mechanical transformations at the nanoscale stand out as a versatile and efficient mechanism for sensitive and highly tunable control. Here, we introduce an in-material computing platform leveraging the mechanical properties of nanoscale soft matter. Overcoming the limitations of conventional mechanical systems, our platform enables subnanometer control and engineered dynamics, which we demonstrate in an electromechanically tunable tunneling junction composed of a nanometer-thin poly(dimethylsiloxane) film. In this device, voltage-induced reconfigurations translate into a nonlinear, time-dependent electrical response. We use these temporal dynamics, arising from the viscoelastic memory of the polymer, to demonstrate an artificial neuron. As neural functionalities are embedded within the intrinsic material properties, energy efficiencies beyond those of biological systems are projected with much smaller active areas. Overall, our work establishes a design framework for extremely scaled mechanical tunability, opening emerging applications in energy-efficient, bioinspired computing, and intelligent materials and systems.

0403電子応用
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