- Platform komputasi buatan MIT meniru sistem saraf gurita.
- Teknologi ini menggunakan material polimer yang fleksibel, mengurangi kebutuhan akan sirkuit eksternal.
- Perangkat mampu mengingat secara dinamis riwayat gaya dan tegangan yang diterapkan.
- Di masa depan berpotensi mendorong pengembangan produk elektronik berdaya rendah.
Di kedalaman laut, gurita dapat langsung mengubah warna kulitnya tanpa harus mengirimkan setiap keputusan kecil kembali ke otak pusat. Tentakelnya berpikir secara lokal. Para peneliti Massachusetts Institute of Technology (MIT) kini telah mengubah keajaiban lembut dan terdesentralisasi itu menjadi sebuah inovasi komputasi mikro. Perangkat komputasi berskala nano rancangan baru ini menggunakan polimer yang lembut dan lentur untuk memproses informasi dalam satu unit mikroskopis. Menariknya, platform ini meniru cara otak biologis memanfaatkan gerakan fisik untuk melakukan komputasi. Platform ini mengecilkan sistem elektronik yang rumit menjadi kemasan yang sangat tipis dan hemat energi, yang berpotensi mendorong pengembangan robot cerdas, plester medis yang dapat dipakai, dan sensor yang biokompatibel.
Inspirasi Teknologi dari Gurita
Terinspirasi dari sistem saraf terdesentralisasi pada organisme seperti gurita, teknologi ini menggunakan material polimer yang fleksibel. Ketika tegangan diterapkan, material ini akan memampat dan memantul kembali, meniru cara neuron otak menyimpan dan memancarkan informasi. Dengan membangun fungsi-fungsi ini langsung ke dalam material, kebutuhan akan sirkuit eksternal yang besar dan sumber daya berat dapat dikurangi. Namun, ini bukanlah tugas yang mudah. Dalam upaya sebelumnya, para insinyur lain menghadapi hambatan fisik saat membangun komputer mekanis pada skala nano. Ketika dua permukaan logam terlalu berdekatan, gaya tarik antarmolekul yang kuat akan menempelkannya secara permanen, sehingga komponen macet dan perangkat gagal berfungsi.
Untuk mengatasi masalah ini, tim MIT menyisipkan lapisan polydimethylsiloxane (PDMS) yang sangat tipis di antara dua elektrode logam. PDMS merupakan polimer yang lembut dan viskoelastis.
Perangkat berskala nano ini menggunakan tiga komponen inti yang bekerja sama untuk meniru komputasi biologis. Elektrode logam menerima sinyal listrik masuk dan memampat ketika tegangan diterapkan. Lapisan PDMS yang lembut di antaranya berfungsi sebagai pegas nano viskoelastis, menyeimbangkan gaya adhesi sehingga elektrode dapat bergerak secara reversibel tanpa menempel secara permanen. Pemantulan bertahap polimer menciptakan memori mekanis yang mampu mempertahankan riwayat gaya yang diterapkan seiring waktu. "PDMS bersifat viskoelastis, yang berarti setelah dikompresi, diperlukan waktu untuk kembali ke kondisi semula. Hal ini memungkinkan perangkat untuk secara dinamis mengingat riwayat gaya dan tegangan yang diterapkan padanya, dan mengubah riwayat tersebut menjadi respons listrik," ujar salah satu penulis utama, Peter Satwitt.
Mekanisme Kerja Perangkat
Seiring waktu, muatan listrik akan terkumpul. Setelah mencapai ambang batas tertentu, perangkat ini akan menembakkan sinyal—seperti neuron biologis—lalu merelaksasikan diri untuk mengatur ulang. Neuron biologis mengumpulkan sinyal listrik hingga mencapai ambang batas, dan pada saat itulah mereka menembakkan sinyal serta meneruskan informasi. Perangkat buatan tim MIT ini meniru mekanisme tersebut: tegangan yang diterapkan secara perlahan menekan lapisan polimer hingga melampaui ambang batas, memicu pemancaran gaya biologis, lalu merelaksasikan diri untuk reset. Kecerdasan buatan modern mengonsumsi listrik dalam jumlah besar karena perangkat keras terus-menerus memindahkan data antara unit memori dan prosesor yang terpisah. Platform MIT sepenuhnya menghilangkan jalur perpindahan data tersebut.
Memori, persepsi, dan logika terjadi di lokasi yang sama. Mengintegrasikan memori dan komputasi langsung ke dalam satu komponen berskala nano mengurangi kebutuhan akan sirkuit atau kapasitor tambahan.
Prospek Aplikasi di Masa Depan
Perangkat keras fleksibel yang terinspirasi otak ini membuka pintu bagi generasi adaptif produk elektronik masa depan, termasuk komputasi edge berdaya rendah, prostetik cerdas, alat pemantau kesehatan yang dapat dipakai, dan sensor lingkungan otonom. Selanjutnya, para peneliti berencana mengintegrasikan persepsi secara langsung dengan memori dan komputasi untuk menciptakan sistem komputasi nanomekanis yang sepenuhnya adaptif. Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Science Advances.
Item Spesifikasi Prosesor Perangkat komputasi berskala nano Material Polydimethylsiloxane (PDMS)
Potensi Dampak Teknologi Ini
Penelitian MIT ini menunjukkan bagaimana desain yang terinspirasi dari biologi dapat diterapkan pada teknologi komputasi. Khususnya, penggunaan polimer fleksibel membuat perangkat lebih adaptif dan efisien. Pendekatan komputasi terdesentralisasi ini tidak hanya mampu mengurangi konsumsi energi, tetapi juga memungkinkan tingkat integrasi yang lebih tinggi pada perangkat cerdas di masa depan, mendorong pengembangan teknologi yang dapat dipakai dan robot cerdas. Seiring dengan semakin matangnya teknologi, perangkat komputasi berskala nano ini berpotensi berperan penting dalam bidang medis, pemantauan lingkungan, dan bidang lainnya.