人造突觸藝術(shù)圖。
圖片來源：烏得勒支大學

近日，荷蘭烏得勒支大學和韓國西江大學科學家構(gòu)建出一種新型人造突觸。與傳統(tǒng)基于固體材料的人造突觸不同，新突觸基于人腦內(nèi)的介質(zhì)水和鹽。這項研究首次證明，與人腦相同的介質(zhì)系統(tǒng)可處理復雜信息。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《美國國家科學院院刊》。

為提高傳統(tǒng)計算機能效，科學家一直從人腦中尋求靈感，以各種方式模仿人腦非凡的能力。這些嘗試促進了類腦計算機發(fā)展。不過，人腦使用水和溶解鹽離子作為介質(zhì)來工作，而目前大多數(shù)受大腦啟發(fā)的計算機都依賴傳統(tǒng)固體材料。

突觸是大腦中負責在神經(jīng)元之間傳輸信號的通道組成部分。該人造突觸尺寸為150微米×200微米，被稱為離子電子憶阻器，包括一個充滿水和鹽離子的錐形微通道，能模仿突觸行為。

研究團隊表示，在接收到電脈沖后，溶液內(nèi)的離子通過通道遷移，導致離子濃度改變。脈沖強度變化會導致通道電導率變化，反映神經(jīng)元之間連接的加強或減弱。電導率變化的程度可表示為輸入信號，通道長度影響濃度變化所需時間。這表明，或許可通過調(diào)整通道長度，在不同時段保留和處理信息，這一點也類似于在人腦中觀察到的突觸機制。

研究負責人之一、烏得勒支大學蒂姆·卡姆薩瑪指出，此前能處理復雜信息的人工突觸都是基于固體材料，他們的研究首次表明，也可以用水和鹽來實現(xiàn)信息處理。新人造突觸不僅能模仿人腦的通信模式，而且能夠利用相同介質(zhì)，為造出能更真實再現(xiàn)人腦非凡能力的計算系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

來源：科技日報