与人脑一样节能 人造离子神经元能用于未来电子记忆

人造离子神经元能用于未来电子影象

科技日报北京8月6日电 （张梦然）从人类大脑运行中得到灵感来进行电子产品的研发，是环球工程师们都关注的领域。

这次，研究职员进行了一项理论剖析，利用离子作为神经细胞携带信息来开拓人工神经元。
这一装置用石墨烯制成纳米狭缝，狭缝内由单层水来传输离子，具有与神经元相同的传输能力。
干系论文揭橥在最新一期的《科学》杂志上。

可以说，没有什么人造设备的效率高过人脑——人脑能实行许许多多繁芜的任务，每天花费的能量却仅相称于两个喷鼻香蕉。
它的高效率取决于它的基本单元——神经元。
神经元有一个带纳米孔的膜，称为离子通道，根据吸收到的刺激打开和关闭，由此产生的离子流会产生电流，卖力发射动作电位（可愉快细胞受到刺激时，在静息电位的根本上产生的电位变革过程），这是许可神经元相互互换的旗子暗记。

当然，人工智能（AI）也可以完成以上所有这些任务，但代价是能耗——AI的能耗是人脑的数万倍。

有鉴于此，来自法国国家科学研究中央与巴黎高档师范学院等机构的科学家，这次将全体研究的寻衅放在设计一种与人脑一样节能的电子系统。
例如，通过利用离子而不是电子来携带信息。
科学家们认为，纳米流体学（研究流体在小于100纳米宽的通道中的行为办法）供应了许多不雅观点。

在新实验中，研究团队构建了一个人工神经元原型，其由含有单层水分子的极薄石墨烯狭缝构成。
研究职员证明，在电场的浸染下，来自这层水的离子可聚拢成苗条的簇，并产生一种被称为忆阻器效应的特性：这些簇能保留过去吸收到的一些刺激，且为了与大脑比较，石墨烯狭缝再现了离子通道、簇和离子流。
利用理论和数字工具，研究职员展示了如何组装这些集群以仿照动作电位发射的物理机制，从而仿照信息的传输。

研究职员表示，他们现在的目标，是通过实验去证明此类系统可以实现大略的学习算法，在此根本上，这一算法就能为未来的电子影象铺平道路。

总编辑圈点

这些年来，科学家们一贯希望创造出与人脑类似的电子系统，不过他们进行研究的切入点并不相同。
比如，此前有大量研究通过仿照人脑处理信息的机制，设计出规模越来越大、层数越来越多的人工神经网络。
而在上述研究中，科学家的着眼点在于让人工神经元像人脑神经元一样节能。
相信这些从不同角度切入的研究成果终极将交融贯通，带来更加高效、强大的人工智能。

来源： 科技日报