荷蘭烏得勒支大學和韓國西江大學科學家構建出一種新型人造突觸。與傳統基于固體材料的人造突觸不同,新突觸基于人腦內的介質水和鹽。這項研究首次證明,與人腦相同的介質系統可處理復雜信息。相關論文發表于最新一期《美國國家科學院院刊》。
為提高傳統計算機能效,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展。不過,人腦使用水和溶解鹽離子作為介質來工作,而目前大多數受大腦啟發的計算機都依賴傳統固體材料。
突觸是大腦中負責在神經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,為造出能更真實再現人腦非凡能力的計算系統奠定了基礎。