美國加州大學(xué)洛杉磯研發(fā)出可模仿人腦的銀納米線網(wǎng)絡(luò)

（文章來源：環(huán)球創(chuàng)新智慧）

據(jù)美國加州大學(xué)洛杉磯分校官網(wǎng)近日報道，該?？茖W(xué)家所在的國際科研團(tuán)隊，朝著創(chuàng)造“思維機(jī)器”的目標(biāo)邁出了重要一步。

時下，即便是最先進(jìn)的超級計算機(jī)，在解決某些特定復(fù)雜問題時，也無法與人腦相匹敵。人腦具有龐大的神經(jīng)元和突觸組成的網(wǎng)絡(luò)，處于全方位的互聯(lián)狀態(tài)。它的邏輯與記憶功能緊密關(guān)聯(lián)，密度和多樣性均是現(xiàn)代計算機(jī)的數(shù)十億倍。它能以極低的能耗，并行處理和存儲大量數(shù)據(jù)。

近日，美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的科學(xué)家詹姆斯·吉姆澤夫斯基（James Gimzewski）與亞當(dāng)·斯蒂格（Adam Stieg）所在的國際科研團(tuán)隊，朝著創(chuàng)造“思維機(jī)器”的目標(biāo)邁出了重要一步。

在日本國立材料科學(xué)研究所的研究人員領(lǐng)導(dǎo)下，該團(tuán)隊創(chuàng)造出一款實驗設(shè)備，該設(shè)備表現(xiàn)出與人腦學(xué)習(xí)、記憶、遺忘、覺醒與睡眠類似的特征。相關(guān)論文發(fā)表在《科學(xué)報告（Scientific Reports）》期刊上，描述了一種處于不斷變化狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)。

UCLA 化學(xué)與生物化學(xué)系特聘教授、加利福尼亞納米系統(tǒng)研究所成員吉姆澤夫斯基表示：“這是一個介于有序與混亂之間的系統(tǒng)，處于混亂的邊緣。該設(shè)備以不斷演變的方式模仿人腦。它可以給出不重復(fù)、不同種的行為模式?！痹谕ㄍ锢砼c功能上類似大腦的計算機(jī)的道路上，這項研究邁出了早期的一步。這種類腦計算機(jī)將有望解決當(dāng)代計算機(jī)所糾結(jié)的問題，并且比當(dāng)今計算機(jī)所需的電力要少得多。

研究人員所研究的設(shè)備是由一團(tuán)銀納米線組成，平均直徑只有360納米。（一納米等于十億分之一米。）納米線涂有約一納米厚的絕緣聚合物?？傮w上，該設(shè)備本身的面積測量值約為10平方毫米，這個面積非常小，以至于25個這樣的設(shè)備才能覆蓋一枚十美分硬幣。

這些納米線能在硅晶圓上隨機(jī)自組裝，形成高度互聯(lián)的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)與形成大腦新皮質(zhì)的結(jié)構(gòu)高度相似。大腦新皮質(zhì)是大腦中涉及較高級功能的部分，這些功能包括語言、認(rèn)知與感知。

區(qū)分納米線網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)電子電路的一個特質(zhì)就是，流過網(wǎng)絡(luò)的電流引起網(wǎng)絡(luò)物理配置的改變。在這項研究中，電流引起銀原子在聚合物涂層中遷徙，并且在兩根納米線交疊處形成連接。該系統(tǒng)擁有1千萬個這樣的連接，這些連接類似突觸，而大腦細(xì)胞正是在突觸處連接和交流的。

研究人員將兩個電極連接到類似大腦的網(wǎng)狀物中，以記錄網(wǎng)絡(luò)是如何形成的。他們觀察到了“突現(xiàn)行為”，也就是說，網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出一種整體特征，這些行為不能歸因于組成它的單獨部分。這是使網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)得像大腦并與傳統(tǒng)計算機(jī)區(qū)分開來的另一項特質(zhì)。

在電流流過網(wǎng)絡(luò)之后，納米線之間的連接在某些情況下維持多達(dá)一分鐘，這就如同大腦中學(xué)習(xí)與記憶的流程。在其他時間，連接在充電完畢之后突然斷開，模擬大腦的遺忘過程。在其他實驗中，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，流入電流較少時，設(shè)備表現(xiàn)出的行為，對應(yīng)于神經(jīng)科學(xué)家使用功能性磁共振掃描所拍攝到的人在睡眠時的腦部圖像。流入電流較多時，納米線網(wǎng)絡(luò)的行為就對應(yīng)于清醒時的大腦。
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