人造大脑构建工程迈出重要一步

2011-4-25 09:32 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网4月22日报道,美国南加州大学的研究人员在人造大脑领域获得一项重要进展,他们用碳纳米管成功制造出了一个能模拟大脑突触功能的电路,可实现神经细胞的功能,为构建人工合成大脑奠定了基础。研究人员在日前举行的2011年IEEE/NIH生命科学系统与应用研讨会上公布了这一研究成果。

  突触是神经元之间、神经元与肌细胞之间通信的特异性接头,是形成感觉和思维的关键部位,同时也是大脑的基本组成部分之一。碳纳米管是由六边形碳环微结构单元组成的一种纳米材料,其直径比铅笔芯还要细100万倍,具有独特的力学、电学和化学性能,在电路中可作为导体或半导体。由南加州大学维特比工学院电子工程系教授艾丽丝·帕克和周崇武(音译)领导的这个研究小组,采用跨学科的研究方法和纳米电路设计技术,成功制造出了能模拟突触功能的碳纳米管电路。

  帕克从2006年便开始探讨开发人工大脑的可能性。他说:“制造出人工突触将是整个过程的第一步。而人脑中有1000亿个神经元,每个神经元都与至少10000个突触相连,如何建立模拟大脑功能的神经结构和连接,是我们下一步更为复杂的工作。”

  帕克表示,未来几十年内人类或许就能在人造大脑领域获得重大突破,即便未能实现,至少也会开发出能模拟大脑部分功能的设备。但无论怎样,其中关键的一步在于如何利用逻辑电路来模拟大脑的可塑性,因为在人类的整个生命过程中,大脑会不断产生新的神经元和新的连接,要想通过电路来模拟这一过程将是一个非常艰巨的任务。不过,帕克相信,随着医疗技术的发展和科学家对人脑认识的进一步深入,不远的未来,我们或许就能用纳米技术对外伤性脑损伤进行治疗,另外,也可以用这种技术制造出更智能更安全的汽车。

  论文合著者、南加州大学维特比工学院的乔纳森·乔希说,在该研究的最初阶段,跨学科研究起到了关键作用,经常需要不同学科的多个工程师同时投入工作,最终周崇武和他的研究小组提供了理想的纳米技术动态电路。要解决今后面临的问题同样还要依靠这样的合作,才能不断找到新的解决方案。