Teknologi komputasi terinspirasi otak kini memasuki babak baru berkat inovasi dari para peneliti di Massachusetts Institute of Technology (MIT). Mereka berhasil mengembangkan platform komputasi berbasis gerak mekanis skala nano (nanoscale mechanics) yang mampu meniru perilaku sel saraf (neuron) manusia secara efisien. Penelitian yang dipublikasikan dalam jurnal Science Advances ini dipimpin oleh Prof. Farnaz Niroui bersama tim lintas disiplin MIT.

Sistem ini menggabungkan fungsi pemrosesan data, memori, dan penyensoran dalam satu perangkat mikro. Inovasi komputasi terinspirasi otak ini berpotensi besar mempercepat perkembangan kecerdasan buatan (edge AI), robotika pintar, serta implan medis yang hemat daya. Rincian selengkapnya mengenai riset ini dapat diakses melalui Rilis Resmi MIT News.

1. Inspirasi dari Tentakel Gurita

Secara tradisional, sistem komputasi bergantung pada arsitektur konvensional yang memisahkan unit pemrosesan (CPU) dan memori. Pemisahan ini menyebabkan pemborosan energi yang signifikan saat data ditransfer bolak-balik.

Sistem biologis di alam bekerja dengan cara berbeda. Gurita, misalnya, memiliki sistem saraf terdistribusi di mana sekitar dua pertiga neuronnya berada di sepanjang lengan/tentakelnya. Hal ini memungkinkan tentakel gurita merasakan lingkungan, mengingat, dan bereaksi secara lokal tanpa menunggu instruksi dari otak pusat. Prinsip materi terdistribusi inilah yang diterapkan pada platform komputasi terinspirasi otak buatan MIT.

2. Solusi “Nano-Spring” Terhadap Gaya Adhesi

Membuat perangkat mekanis di skala nano memiliki tantangan fisika yang besar. Ketika dua permukaan logam didekatkan dalam skala nanometer, gaya adhesi antar-atom cenderung menarik keduanya hingga menempel permanen (crashing).

Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti merancang struktur khusus:

• Elektroda Logam: Dua lapisan konduktor sebagai elektroda atas dan bawah.
• Lapisan PDMS (Polydimethylsiloxane): Lapisan polimer viskoelastik setebal hanya 2 nanometer di antara kedua elektroda.

Polimer PDMS bertindak sebagai “nano-spring” (pegas skala nano) yang menyeimbangkan gaya adhesi. Saat tegangan listrik diberikan, kedua elektroda menekan lapisan polimer dan mengubah arus listrik yang mengalir. Sifat viskoelastik PDMS memberikan kemampuan memori alami terkait riwayat tegangan yang pernah diterima.

3. Meniru Perilaku Neuron (Artificial Neuron)

Dalam jaringan sel saraf, neuron mengumpulkan muatan listrik secara bertahap hingga mencapai ambang batas (threshold), lalu memicu impuls listrik (firing) untuk meneruskan informasi.

Sistem komputasi terinspirasi otak skala nano ini meniru dinamika tersebut secara presisi:

• Akumulasi: Tegangan listrik secara perlahan menekan polimer PDMS.
• Pemicuan (Firing): Ketika kompresi mencapai batas tertentu, arus listrik melonjak mendadak.
• Relaksasi: Perangkat kembali merenggang secara bertahap ke kondisi awal.

Sistem ini tidak memerlukan komponen ekstrinsik seperti kapasitor atau sirkuit rumit tambahan.

4. Potensi Aplikasi Masa Depan

Platform ini memberikan peluang besar untuk pengembangan teknologi masa depan:

• Perangkat Medis & Prostetis Pintar: Sensor taktil pada tangan buatan yang dapat memproses respons tekanan secara instan.
• Patch Kesehatan Wearable: Perangkat penempel kulit berdaya rendah yang menganalisis indikator kesehatan secara real-time.
• Robotika & Edge Computing: Pemrosesan data lokal pada sensor IoT tanpa ketergantungan pada koneksi cloud.