電子芯片模仿大腦瞬間創(chuàng)造記憶

來(lái)自RMIT大學(xué)的研究人員從生物技術(shù)的新興工具 - 光遺傳學(xué) - 中汲取靈感，開(kāi)發(fā)出一種能夠復(fù)制大腦存儲(chǔ)和丟失信息的設(shè)備。光遺傳學(xué)允許科學(xué)家以極其精確的方式深入研究人體的電子系統(tǒng)，利用光來(lái)操縱神經(jīng)元，使其可以打開(kāi)或關(guān)閉。新芯片基于一種超薄材料，可以根據(jù)不同波長(zhǎng)的光線改變電阻，使其能夠模擬神經(jīng)元在大腦中存儲(chǔ)和刪除信息的工作方式。研究小組負(fù)責(zé)人Sumeet Walia博士表示，該技術(shù)使我們更接近人工智能(AI)，可以利用大腦完整的復(fù)雜功能。

“我們的光學(xué)激發(fā)芯片模仿了大自然最好的計(jì)算機(jī) - 人類(lèi)大腦的基礎(chǔ)生物學(xué)，”瓦利亞說(shuō)。

“能夠存儲(chǔ)，刪除和處理信息對(duì)計(jì)算至關(guān)重要，大腦可以非常高效地完成這項(xiàng)任務(wù)。

“我們只需在芯片上涂上不同的顏色即可模擬大腦的神經(jīng)方法。

“這項(xiàng)技術(shù)使我們進(jìn)一步走向快速，高效和安全的基于光的計(jì)算。

“這也為我們向?qū)崿F(xiàn)仿生大腦邁出了重要的一步 - 仿生大腦就像人類(lèi)一樣可以從環(huán)境中學(xué)習(xí)。”

發(fā)表在Advanced Functional Materials上的研究的第一作者Taimur Ahmed博士表示，能夠在人工芯片上復(fù)制神經(jīng)行為為跨部門(mén)研究提供了令人興奮的途徑。

艾哈邁德說(shuō)：“這項(xiàng)技術(shù)為研究人員創(chuàng)造了巨大的機(jī)會(huì)，使他們能夠更好地了解大腦及其如何受到破壞神經(jīng)連接的疾病的影響，如阿爾茨海默病和老年癡呆癥。”

來(lái)自RMIT的功能材料和微系統(tǒng)研究小組的研究人員也證明了該芯片可以執(zhí)行邏輯操作 - 信息處理 - 為類(lèi)似大腦的功能打勾。

該技術(shù)由RMIT的MicroNano研究設(shè)施開(kāi)發(fā)，與現(xiàn)有電子設(shè)備兼容，并在靈活的平臺(tái)上進(jìn)行了演示，可集成到可穿戴電子設(shè)備中。

芯片如何工作：

神經(jīng)連接通過(guò)電脈沖在大腦中發(fā)生。當(dāng)微小的能量峰值達(dá)到一定的電壓閾值時(shí)，神經(jīng)元就會(huì)結(jié)合在一起 - 而你已經(jīng)開(kāi)始創(chuàng)造一個(gè)記憶。

在芯片上，光用于產(chǎn)生光電流。在顏色之間切換導(dǎo)致電流從正向反向。

新芯片基于超薄材料，可根據(jù)不同波長(zhǎng)的光線改變電阻。圖像歸功于RMIT。

這種方向轉(zhuǎn)換或極性轉(zhuǎn)換等同于神經(jīng)連接的結(jié)合和斷裂，神經(jīng)連接是一種使神經(jīng)元能夠連接(并誘導(dǎo)學(xué)習(xí))或抑制(并誘導(dǎo)遺忘)的機(jī)制。

這類(lèi)似于光遺傳學(xué)，其中光誘導(dǎo)的神經(jīng)元修飾使它們打開(kāi)或關(guān)閉，啟用或抑制與鏈中下一個(gè)神經(jīng)元的連接。

為了開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，研究人員使用了一種名為黑磷(BP)的材料，這種材料本質(zhì)上可能存在缺陷。

這通常是光電子學(xué)的一個(gè)問(wèn)題，但通過(guò)精密工程，研究人員能夠利用這些缺陷來(lái)創(chuàng)造新的功能。