美研鼠脑细胞构成“活体电脑”

2023-04-18 3122 龚柏顺 澳门日报

 早前科学家首次利用老鼠和猴子的大脑,製造了一个可以解决问题以完成任务的“活体电脑”。如今科技日新月异,大脑很强大,电脑也很强大,那如果把两者结合呢?美国研究人员概念验证利用小老鼠脑细胞建构“活体电脑”,目标有朝一日成为大脑驱动的机

 械人技术。

 美国研究人员利用八万个老鼠的活细胞,建造出了一台可简单识别光和电模式的“活体电脑”,这台机器能被整合到同样使用了活体肌肉组织的机械人中。在最新研究中,伊利诺大学研究团队首先在培养皿中培育了大约八万个来自经过程式设计的小鼠干细胞的神经元,随后将神经元置于光纤下方和电极网格上,让其接受电和光的刺激,所有元件都被放在一个手掌大小的盒子里,盒子置于保温箱里,以让细胞保持活力。

 研究人员指出,为训练神经元电脑区分不同的信号模式,研究团队创造出了十种不同的电脉冲和闪光模式,并在一个小时内反覆播放这些模式,同时使用传统的电脑芯片记录和处理神经元产生的电信号。结果表明,每次出现相同模式时,神经元都会产生相同的信号。此外,研究人员也借助储层计算,让神经元和芯片分工合作,将识别和处理信号耗费的时间和能量降至最低。

 为评估该设备的性能,研究团队计算了名为F1的性能分数,该分数通常用于指示神经网络识别模式的效率,其中○最差,一最好,该设备的最佳得分为○点九八。最新研製出的设备可集成到使用活体肌肉组织製成的机械人内。将神经元融入机械人中意味着神经元可感知环境,然后一次处理这些输入。

 研究人员表示,使用活细胞进行计算,尤其是储层计算,有助于製造出节能设备,即使其中一些元件出现故障,这些设备仍能继续工作。因此,与传统的机械人相比,将活神经元和储层计算相结合的机械人可能具有优势。

 研究团队表示,这台“活体电脑”试验也鼓励研究人员继续尝试脑细胞驱动的电脑和机械人。目前学界和实验室一致认为,脑细胞驱动的电脑可储存更多资讯,或处理数据的速度远超过普通电脑。

 值得注意的是,这并不是老鼠细胞首次被用来驱动先进的生化混合科技。研究团队在今年一月揭露了他们成功打造出一台能够利用老鼠肌肉来行走的迷你机械人,并透过3D列印技术打造出柔软的支架,接着让这台机械人在一座小迷宫中探索。据悉这项技术令一个更加写实的应用方式,就是打造出一台能够感应周遭环境,并同步提供相关数据的活体机械人。而以目前来说,人们已经朝着拥有肉体的机械人技术又迈进了一步。

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