科学家们已经制造出了人造脑细胞的关键部分,这种细胞的“记忆”可以保持几毫秒。这一成就有朝一日可能会导致计算机像人脑一样工作。
这些部分被用来模拟一个人造脑细胞,使用被称为离子的带电粒子来产生电信号,就像信息在大脑神经元之间传递的方式一样。
目前的计算机可以做令人难以置信的事情,但这种处理能力需要很高的能源成本。相比之下,人类的大脑效率非常高,大约只需要两根香蕉所含的能量就能完成一天的工作。虽然这种效率的原因还不完全清楚,但科学家推断,如果他们能使计算机更像人脑,它需要的能量就会少得多。科学家们试图复制大脑生物机制的一种方法是利用离子的能量,即大脑赖以发电的带电粒子。
人工神经元
人工神经元原型:纳米流狭缝可以发挥离子通道的作用,允许神经元进行通信。离子团簇实现离子传输,导致这种通信。
在8月6日发表在《科学》(Science)杂志上的这项新研究中,法国巴黎国家科学研究中心(Centre national de la recherche scientifique)的研究人员创建了一个人工神经元的计算机模型,可以产生与神经元在大脑中传递信息相同的电信号;通过让离子通过水的细通道来模拟真实的离子通道,研究人员可以产生这些电刺。现在,198客户端APP198优惠活动如何登录,他们甚至创建了一个物理模型,将这些渠道作为未发表的,正在进行的研究的一部分。
“据我所知,这是人们第一次用离子做这个实验,”研究的合著者Lydéric Bocquet说,198彩票代理分红跟日工资是多少,这个只要你有量198彩,带着诚意去跟198彩票总代去谈, 他们都会给你开出一个满意的待遇的。,他是École Normale Supérieure的物理学家。
在更精细的层面上,研究人员创造了一个模拟产生动作电位过程的系统——由大脑活动的基础神经元产生的电活动峰值。为了产生动作电位,神经元开始让更多的正离子进入,这些正离子被细胞内的负离子所吸引。通过细胞膜的电势,或电压,导致细胞上被称为电压门控离子通道的通道打开,在细胞达到峰值并在几毫秒后恢复正常之前,电荷进一步增加。然后信号被传送到其他细胞,使信息在大脑中传播。
为了模拟电压门控离子通道,研究人员模拟了石墨烯薄片之间的一层薄薄的水,好的总代理团队会陪玩家一起收米,198彩最大总代是谁凭藉多年的彩票经验以及投注知识,198彩平台主管就在这等著你。,而石墨烯薄片是极薄的碳薄片。模拟中的水层是一个、两个或三个分子的深度,研究人员将其描述为准二维狭缝。Bocquet说,研究人员想要利用这种二维环境,因为粒子在二维中比在三维中反应更强烈,而且它们在二维中表现出不同的性质,研究人员认为这可能对他们的实验有用。
“在物理学中,二维是非常奇怪的,”Bocquet说。“所以你期待新事物的出现。”
研究人员在计算机模拟中测试了这个模型,发现当他们对通道施加电场时,水中的离子形成了蠕虫状的结构。当研究小组在模拟中施加更大的电场时,这些结构会缓慢地分解,留下一个“记忆”,或一个拉长结构的暗示。
当研究人员模拟连接两个通道和其他组件来模拟神经元的行为时,他们发现该模型可以在像动作电位这样的电活动中产生峰值,并且它在两种不同状态下“记住”了一致的属性一个离子传导更多的电,另一个离子传导更少。在这个模拟中,离子先前状态的“记忆”持续了几毫秒,大约与真正的神经元产生动作电位并返回静止状态的时间相同。对于通常在纳秒或更少的时间尺度上工作的离子来说,这是相当长的时间。在真实的神经元中,动作电位相当于神经元中的细胞记忆;我们的大脑利用离子通道的开启和关闭来创造这种记忆。
Bocquet说:“我们最终拥有相似的记忆,但产生这种现象的原因却非常不同。”
做一个“记忆”
新型号是一种被称为记忆电阻器或记忆电阻器的电子元件,它具有保留历史信息的独特特性。但现有的记忆电阻器不像大脑那样使用液体。
乔治华盛顿大学(George Washington University)电子与计算机工程助理教授吉娜·亚当(Gina Adam)说,“我和其他研究人员使用的典型记忆电阻器都是固态记忆电阻器。”亚当没有参与这项研究。亚当补充说,这项关于创造流体记忆电阻器的新研究“非常有前途,也非常有趣”。
她还说,虽然实用的类脑计算机可能还有很长的路要走,但这项研究也可以帮助科学家更好地理解大脑如何处理信息,并发展出类脑计算的新理论。
自开展这项研究与计算机模拟,Bocquet说他和合作者在英国曼彻斯特大学带来了他们的理论,用它来创建一个人工突触,神经元的一部分,通过电子信号,他们已经开始进行实验。
“这很令人兴奋,因为它现在是一个操场,”Bocquet说。“我们可以积极探索这些问题。”