雖然人工智能在一些方面的表現(xiàn)已超越了人類，但這不代表它真的很聰明。相反，很多時候它還很傻很天真，仍然需要向人腦“取經(jīng)”。

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近日，我國科學(xué)家在類腦研究方面取得重要進(jìn)展。來自中國科學(xué)院化學(xué)研究所等單位的研究人員，利用單個器件首次實現(xiàn)了神經(jīng)化學(xué)信號到電信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的模擬。相關(guān)研究成果1月13日發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

“這一成果有望推動人類對大腦‘化學(xué)語言’的讀取和交互，為發(fā)展神經(jīng)智能傳感、類腦智能器件和神經(jīng)感覺假肢等提供新的思路。”論文共同通訊作者、中科院化學(xué)所研究員于萍強(qiáng)調(diào)。

大腦控制著人類的思維、感受和情感。在人類漫長的發(fā)展歷史中從未停止過對人腦的探索以及對其運行機(jī)制和功能的模仿。

當(dāng)前，世界主要發(fā)達(dá)國家和地區(qū)都在積極推動類腦領(lǐng)域的研究。如歐盟的“人類腦計劃”、美國的“推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計劃”以及我國的科技創(chuàng)新2030——“腦科學(xué)與類腦研究重大項目”等。同時，谷歌、微軟等國際商業(yè)公司也將大量研發(fā)力量投入到類腦研究中。

科研人員已經(jīng)在類腦研究領(lǐng)域做出了不少成績，大量模擬腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)和機(jī)制的器件、模型相繼被報道。比如，利用兩端口的憶阻器和三端口的神經(jīng)可塑性晶體管發(fā)展出的無機(jī)神經(jīng)形態(tài)器件，已經(jīng)實現(xiàn)了一系列復(fù)雜的計算任務(wù)，包括超低功耗的并行計算、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立等。

與此同時，有機(jī)電子研究領(lǐng)域的結(jié)果也充分展示了基于有機(jī)材料的神經(jīng)形態(tài)設(shè)備具有諸多潛在的應(yīng)用價值，尤其是在與生物系統(tǒng)的結(jié)合方面。

“大腦的神經(jīng)功能與化學(xué)信號和電信號密切相關(guān)。然而，目前的仿突觸器件只能實現(xiàn)對電信號的識別，很難直接感知化學(xué)信號，制備能夠感知化學(xué)信號的人工突觸，是神經(jīng)智能傳感與模擬等領(lǐng)域面臨的科學(xué)難題。”論文共同通訊作者毛蘭群說。

在解決這一問題方面，以往的研究已經(jīng)取得了可喜的成績。其他科研人員先后利用多巴胺電化學(xué)氧化過程調(diào)控仿神經(jīng)晶體管和導(dǎo)電橋憶阻器，實現(xiàn)了突觸可塑性功能的化學(xué)調(diào)控。

但是，化學(xué)調(diào)控的神經(jīng)形態(tài)器件仍然面臨一些關(guān)鍵問題?！耙皇菐缀跛械纳窠?jīng)形態(tài)器件都是固體器件，很難實現(xiàn)與外界信號的化學(xué)交互;二是類化學(xué)突觸的化學(xué)信號與電信號間轉(zhuǎn)導(dǎo)的模擬尚未實現(xiàn)?！庇谄冀忉尅?/p>

為此，于萍和毛蘭群等研究人員利用其在腦神經(jīng)電分析化學(xué)和限域離子傳輸研究領(lǐng)域的長期積累，提出基于限域流體器件發(fā)展仿神經(jīng)突觸功能的構(gòu)思。在構(gòu)建聚電解質(zhì)限域流體體系的基礎(chǔ)上，他們發(fā)現(xiàn)該體系具有憶阻器的特征;利用溶液中對離子在聚電解質(zhì)刷限域空間內(nèi)傳輸可以使得器件具有記憶效應(yīng)的特性，成功模擬了多種神經(jīng)電脈沖行為。

“相比于傳統(tǒng)固體器件，我們發(fā)展的流體器件具有可與生物體系相比擬的工作電壓和低功耗?！泵m群說，更重要的是，基于流體體系的特征，此器件可以在生理溶液中模擬神經(jīng)遞質(zhì)對記憶功能的調(diào)控，成功模擬了突觸可塑性的化學(xué)調(diào)控行為。

同時，利用聚電解質(zhì)對不同對離子的識別能力，研究人員實現(xiàn)了神經(jīng)化學(xué)信號與電信號之間轉(zhuǎn)導(dǎo)的模擬。該成果在化學(xué)突觸的模擬研究領(lǐng)域中邁出了關(guān)鍵的一步。

關(guān)鍵詞： 研究人員 聚電解質(zhì) 研究領(lǐng)域 共同通訊 神經(jīng)化學(xué)