由NIMS領導的國際聯(lián)合研究團隊成功構建了由多條金屬納米線組成的神經網絡。利用這個網絡，該團隊可以產生與人類獨特的高級大腦功能相關的電特征，如記憶、學習、遺忘、變得警覺和恢復平靜。然后，研究團隊闡明了誘發(fā)這些電特性的機制。
近年來，人工智能技術發(fā)展迅速，并開始以各種方式影響我們的生活。盡管AI處理信息的方式與人腦相似，但人腦的運行機制仍不清楚。已經詳細研究了基本的大腦組件，如神經元及其連接(突觸)。然而，許多關于整個大腦的問題需要回答。例如，我們仍然沒有完全理解大腦是如何執(zhí)行記憶、學習和遺忘等功能的，以及大腦是如何變得警覺和冷靜的。另外，在實驗研究中，活體大腦很難操作。由于這些原因，大腦仍然是一個“神秘的器官”。
聯(lián)合研究團隊最近通過整合大量涂有厚度約為1納米的聚合物(PVP)絕緣層的銀(Ag)納米線，構建了一個復雜的類腦網絡。兩條納米線之間的連接形成一個可變電阻元件(即突觸元件)，其行為類似于神經元突觸。含有大量復雜相互作用突觸元件的納米線網絡形成了“神經形態(tài)網絡”。當電壓施加到神經形態(tài)網絡時，它似乎在“嘗試”尋找最佳電流路徑(即最有效的電流路徑)。研究團隊測量了電流在網絡中流動時電流路徑形成、保持和去激活的過程，發(fā)現(xiàn)這些過程總是隨著它們的進展而波動，類似于人腦的記憶、學習和遺忘過程。觀察到的時間波動類似于大腦變得警覺或恢復平靜的過程。研究發(fā)現(xiàn)，神經形態(tài)網絡模擬的類腦功能是由網絡中的大量突觸元件共同作用優(yōu)化電流傳輸引起的，換言之，是自組織和新興動態(tài)過程的結果。
研究小組目前正在使用神經網絡材料開發(fā)類似大腦的存儲設備。該團隊打算將存儲設備設計成以與當前計算機完全不同的原理運行。例如，盡管當前的計算機被設計成花費絕對必要的時間和功率來追求絕對最優(yōu)的解決方案，即使生成的解決方案可能不是絕對最優(yōu)的，新的存儲設備旨在在一定的限度內快速做出決定。研究團隊也希望這項研究能夠促進對大腦信息處理機制的理解。
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