據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站26日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家研制出了一種新型“擴(kuò)散式憶阻器”，模擬了人腦兩個(gè)神經(jīng)元的結(jié)點(diǎn)——突觸內(nèi)鈣離子的行為，逼真度有史以來(lái)最高。研究人員表示，新設(shè)備有助于開(kāi)發(fā)類腦（神經(jīng)形態(tài)）計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)在執(zhí)行感知和學(xué)習(xí)任務(wù)方面比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)表現(xiàn)更好，也更節(jié)能。

　　該研究領(lǐng)導(dǎo)者、馬薩諸塞大學(xué)安姆斯特分校電子和計(jì)算機(jī)工程教授楊志卿（音譯）稱：“過(guò)去，人們用晶體管和電容器來(lái)模擬突觸行為，這些設(shè)備雖能工作，但與真正的生物系統(tǒng)相似性很低，因此效率不高，且耗能更多，逼真度也不夠。”

　　研究表明，人腦約有1000億個(gè)神經(jīng)元、約1000萬(wàn)億個(gè)突觸，科學(xué)家們一直希望能研制出類腦計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人腦強(qiáng)大的計(jì)算能力和高效率。楊志卿表示：“新設(shè)備能采用一種更自然、更直接、更逼真的方式模擬突觸，不僅模擬一個(gè)突觸功能，也囊括了其他重要屬性。”

　　在生物系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)神經(jīng)脈沖到達(dá)突觸時(shí)，會(huì)使通道打開(kāi)，鈣離子流進(jìn)突觸，觸發(fā)大腦釋放“神經(jīng)傳遞素”，這些物質(zhì)會(huì)穿過(guò)兩個(gè)神經(jīng)元之間的溝壑，將脈沖傳遞給下一個(gè)神經(jīng)元。

　　最新研制的“擴(kuò)散式憶阻器”由嵌入一個(gè)氧氮化硅薄膜（位于兩個(gè)電極之間）內(nèi)的銀納米粒子簇組成。薄膜是絕緣體，但當(dāng)施加電脈沖時(shí)，熱和電共同作用，使粒子簇分崩離析，納米粒子散開(kāi)通過(guò)薄膜并最終形成一根導(dǎo)電絲，讓電流從一個(gè)電極到達(dá)另一個(gè)電極。一旦電壓移走，溫度下降，納米粒子又重新聚合成簇。研究人員稱，因?yàn)檫@一過(guò)程類似于生物突觸內(nèi)鈣離子的行為，該設(shè)備能模擬神經(jīng)元的短期可塑性。

　　他們也將新憶阻器同漂移憶阻器（依靠電場(chǎng)而非擴(kuò)散，非常適合存儲(chǔ)用途）結(jié)合，展示了神經(jīng)元的一種長(zhǎng)期可塑性——“尖峰時(shí)刻相關(guān)可塑性（STDP）”。以前也曾有人用漂移憶阻器模擬鈣離子的行為，但其物理過(guò)程與生物突觸迥然不同，限制了模擬突觸功能的逼真度和多樣性。（記者劉霞）

(責(zé)編：陳琳(實(shí)習(xí)生)、熊旭)