Các nhà khoa học tại Đại học Monash ở Úc vừa công bố một chip nano-lỏng mang tính cách mạng, đánh dấu một bước tiến đáng kể hướng tới việc tạo ra các hệ thống tính toán mô phỏng các quá trình sinh học phức tạp của bộ não. Thiết bị này, có kích thước tương đương một đồng xu, sử dụng Khung Kim loại Hữu cơ (MOF) được thiết kế chuyên biệt nhằm kiểm soát dòng chảy của các ion qua các kênh siêu nhỏ. Cơ chế vận hành này được xem là một sự tương đồng trực tiếp với chức năng chuyển mạch thường thấy trong các bóng bán dẫn điện tử truyền thống.
Thành tựu then chốt, với kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí *Science Advances* vào tháng 10 năm 2025, là việc con chip thể hiện tính chất “dẻo” – tức là khả năng lưu giữ thông tin về các tín hiệu đã nhận trước đó, tương tự như cách các tế bào thần kinh hoạt động. Giáo sư Huanting Wang, Phó Giám đốc Trung tâm Đổi mới Màng Monash, nhận định rằng việc quan sát thấy độ dẫn điện phi tuyến tính của proton trong trạng thái bão hòa mở ra những triển vọng mới cho việc phát triển các hệ thống ionotronic có bộ nhớ tích hợp sẵn và tiềm năng học hỏi. Tiến sĩ Jun Lu, thuộc Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học của Monash, làm rõ hơn rằng thiết bị này có khả năng ghi nhớ những thay đổi của điện áp được áp dụng, qua đó mang lại cho nó đặc tính của bộ nhớ ngắn hạn.
Sự đột phá này báo hiệu một sự chuyển dịch quan trọng, rời xa các giải pháp hoàn toàn dựa trên chất bán dẫn rắn để hướng tới các hệ thống tận dụng chuyển động của chất lỏng trong quá trình xử lý dữ liệu. Trong lĩnh vực phát triển Trí tuệ Nhân tạo (AI), nơi hiệu quả năng lượng và khả năng thích ứng là những yếu tố sống còn, những phát minh như thế này đóng vai trò là chất xúc tác để định hình lại kiến trúc phần cứng. Tính toán thần kinh hình thái (neuromorphic computing), vốn nỗ lực mô phỏng cấu trúc não bộ, được coi là giai đoạn phát triển tiếp theo, có khả năng giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng khổng lồ của các kiến trúc von Neumann truyền thống, nơi bộ xử lý và bộ nhớ bị phân tách.
Theo Tiến sĩ Lu, điểm độc đáo của con chip nằm ở cấu trúc phân cấp tinh vi của nó. Cấu trúc này cho phép kiểm soát chọn lọc dòng chảy của proton và ion kim loại theo những cách thức đa dạng, điều chưa từng được ghi nhận trước đây trong lĩnh vực vi lỏng nano (nanofluidics). Những tiến bộ trong ionotronic – công nghệ sử dụng dòng chảy của ion thay vì electron – đang đưa nhân loại đến gần hơn với việc tạo ra các hệ thống có khả năng thích ứng linh hoạt với thông tin đầu vào, phản ánh sự linh hoạt trong nhận thức của con người. Để hiện thực hóa thành công này, các nhà nghiên cứu sẽ tập trung vào việc mở rộng quy mô và tích hợp công nghệ. Quá trình này diễn ra trong bối cảnh các khoản đầu tư lớn hơn vào tính toán tiên tiến: trước đó, vào tháng 6 năm 2025, Đại học Monash đã công bố khoản đầu tư 60 triệu đô la vào siêu máy tính MAVERIC nhằm thúc đẩy AI nâng cao.