Tradycyjne komputery opierają się na architekturze von Neumanna, w której pamięć i jednostki obliczeniowe są oddzielone, co prowadzi do wolniejszych przepustowości i wysokiego zużycia energii. Synapsy biologiczne w mózgu działają zupełnie inaczej – przekazują sygnały chemiczno-elektryczne i adaptują siłę połączeń na podstawie doświadczenia, umożliwiając zarówno krótko-, jak i długotrwałe przechowywanie informacji przy ekstremalnie niskiej energii. Urządzenia elektroniczne, które imitują te właściwości, określa się mianem synaps sztucznych lub neuromorficznych.

W listopadzie 2025 r. zespół badawczy z Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) opisał w recenzowanym piśmie „Nature Communications” w pełni biodegradowalny, wielowarstwowy komponent synapsopodobny (z ang. multilayer artificial synapse, M-AS), wykonany z naturalnych biopolimerów, takich jak: chitozan, guma guar i octan celulozy. Urządzenie wykorzystuje ruch jonów sodu jako analogii biologicznych neuroprzekaźników, a unikalna struktura warstwowa zwiększa zdolność trzymania jonów w miejscach granicznych, co skutkuje istotnymi efektami pamięciowymi. Przyłożenie impulsu elektrycznego powoduje migrację jonów i ich częściowe zatrzymanie w interfejsach, prowadząc do zmian przewodności, które utrzymują się po zakończeniu sygnału – jest to mechanizm podobny do biologicznej plastyczności synaptycznej.

M-AS oferuje najdłuższy jak dotąd czas retencji pamięci spośród biodegradowalnych sztucznych synaps, tj. rzędu 5944 sekund (ok. 100 minut), oraz energię operacyjną na poziomie 0,85 femto dżuli (femto dżul [fJ] to niezwykle mała jednostka energii oznaczająca jedną biliardową część dżula, czyli 0,000 000 000 000 001 J; „femto” [f] to przedrostek stosowany w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar [SI] dla oznaczenia potęgi 10^-15, często używany w fizyce, szczególnie w kontekście energii atomowej, kwantowej i optycznej) na pojedyncze zdarzenie synaptyczne, co jest niższą wartością niż dla biologicznych synaps w mózgu, które mieszczą się typowo w zakresie od kilku do kilkunastu fJ na zdarzenie. Te parametry wskazują na zdolność do imitowania zarówno krótko-, jak i długotrwałych form pamięci, a także możliwość pracy w warunkach niskiej energii przy bardzo małych sygnałach napięcia.

Struktura M-AS składa się z trzech warstw – dwóch jonowo-aktywnych warstw chitozanu i gumy guar oraz środkowej warstwy wiążącej jony z octanu celulozy. To połączenie sprzyja zjawisku ion-dipole coupling (IDC), które wzmacnia zatrzymywanie jonów na interfejsach warstw, co z kolei odpowiada za wydłużony czas pamięci. Dodatkowo krzyżowe wiązania w matrycy biopolimerów poprawiają stabilność mechaniczną i środowiskową urządzenia. Jedną z demonstracji możliwości praktycznych M-AS była jego integracja z termistorem i prostym układem robotycznym, w którym sygnały temperatury prowadziły do reakcji przypominającej „odruch” – dzięki efektowi plastycznemu sztucznej synapsy robot wykazywał adaptacyjne zachowanie w odpowiedzi na bodźce cieplne. To połączenie sensoryki, pamięci i aktuacji modeluje podstawowe funkcje biologiczne, wskazując na potencjalne zastosowania w robotyce ekologicznej, inteligentnych sensorach i interfejsach człowiek - maszyna.

Co istotne, wszystkie materiały użyte w M-AS są w pełni biodegradowalne – w warunkach glebowych rozkładają się w ciągu dni i nie pozostawiają szkodliwych produktów ubocznych, co znacznie redukuje problem rosnących ilości elektrośmieci i otwiera drogę do tworzenia technologii, która „znika po wykonaniu zadania”. Rozwój biodegradowalnych sztucznych synaps jest częścią szerszego trendu w neuromorficznych urządzeniach elektronicznych, w którym badania prowadzone są zarówno nad urządzeniami membranowymi (memristorami), jak i biopolimerowymi strukturami na bazie naturalnych organicznych substancji. Memristory to elementy elektroniczne, których rezystancja zależy od historii przepływu ładunku i które mogą stanowić podstawę pamięci nielotnej w układach neuromorficznych. Chociaż tradycyjne memristory nie są biodegradowalne, badania nad organicznymi materiałami aktywnymi, takimi jak żelatyny czy materiały na bazie miodu, pokazują obiecujące kierunki dla przyszłych technologii łączących biokompatybilność, niskie zużycie energii i mechanizmy plastyczności synaptycznej. 

Postęp w tej dziedzinie wskazuje na możliwość tworzenia nie tylko bardziej energooszczędnych systemów komputerowych, lecz także urządzeń elektronicznych o minimalnym wpływie na środowisko, które działają w sposób zainspirowany biologicznymi sieciami neuronalnymi, a po zakończeniu swojej funkcji – ulegają bezpiecznemu rozkładowi.