在最新的纳米电子研究中,大脑和人工神经元通过网络连接起来

时间:2020-03-08 21:37 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

在最新的纳米电子研究中,大脑和人工神经元通过网络连接起来

南安普顿大学领导的新型纳米电子设备的研究使大脑神经元和人工神经元能够相互交流。

这项研究首次展示了三种关键的新兴技术是如何协同工作的:脑-机接口、人工神经网络和高级记忆技术(也称为忆阻器)。

这一发现为神经和人工智能研究的进一步重大发展打开了大门。

大脑的功能是由不断增加的神经元组成的回路构成的,这些神经元通过微小但高度复杂的突触连接在一起。在这个新研究发表在科学杂志《自然科学》上报道,科学家发明了一种混合神经网络在生物和人工神经元在世界不同的地方在互联网上能够相互通信通过一个中心的人工突触用尖端纳米技术。这是第一次这三个组件在一个统一的网络中一起出现。

在研究期间,意大利帕多瓦大学的研究人员在实验室培育了大鼠神经元,而苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院的合作伙伴则在硅芯片上制造了人工神经元。这个虚拟实验室是由南安普顿大学开发的一套控制纳米电子突触的精密装置组成的。这些突触装置被称为记忆电阻器。

位于南安普顿的研究人员捕捉到来自意大利的生物神经元通过互联网发送的尖峰事件,然后将它们分配到记忆突触。随后,反应以尖峰活动的形式传递到苏黎世的人工神经元。这个过程同时也反过来进行;从苏黎世到帕多瓦。因此,人工神经元和生物神经元能够双向实时通信。

教授忒弥斯Prodromakis纳米技术和中心主任电子前沿南安普顿大学的“说,最大的挑战之一进行这种研究和在这个级别已经整合这些不同的前沿技术和专家经验通常不找到一个屋檐下。通过创建一个虚拟实验室,我们已经能够实现这一目标。

研究人员现在预计,他们的方法将激发一系列科学学科的兴趣,并加快神经界面研究领域的创新和科学进步的步伐。特别是,无缝连接全球不同技术的能力是迈向这些技术民主化的一步,消除了协作的重大障碍。

教授补充道,我们对这一新进展感到非常兴奋。一方面,它为一个在自然进化中从未遇到过的新场景奠定了基础,在这个场景中,生物神经元和人工神经元连接在一起,并通过全球网络进行交流;为神经电子学的互联网奠定基础。另一方面,它为神经修复技术带来了新的前景,为用人工智能芯片替代大脑功能失调部分的研究铺平了道路。

记忆突触连接大脑和矽突神经;《科学报告》,Alexantrou塞尔维亚,Andrea Corna, Richard George, Ali Khiat, Federico Rocchi, Marco Reato, Marta Maschietto, Christian Mayr, Giacomo Inperi, Stefano Vassanelli and Themistoklis Prodromakis, 2020年2月25日。

DOI: 10.1038 / s41598 - 020 - 58831 - 9

这项研究由欧盟未来和新兴技术项目以及英国工程和物理科学研究委员会资助。Prodromakis教授还担任英国皇家工程学院新兴技术主席,专注于开发节能的人工智能硬件解决方案。

所有实验都是根据意大利和欧洲关于科学目的使用动物的立法以及帕多瓦大学伦理委员会和意大利卫生部批准的协议(批准号522/2018-PR)进行的。

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