長期以來，人工模擬生物神經(jīng)細胞的行為一直是神經(jīng)形態(tài)研究的主要目標。然而，傳統(tǒng)硅基電子器件難以與人體內(nèi)的神經(jīng)細胞有效溝通，因為它們運行的物理機制不同。而在最近，瑞典林雪平大學(xué)的研究團隊成功研發(fā)出一種基于導(dǎo)電聚合物的“塑料神經(jīng)元”，為新一代可植入人體的傳感器、醫(yī)療器件以及先進機器人技術(shù)帶來了廣闊前景。

據(jù)了解，這種“塑料神經(jīng)元”采用一種被稱為共軛聚合物的柔性有機材料，能夠同時傳導(dǎo)電子和離子，從而更接近生物神經(jīng)元的信號傳遞方式。實驗數(shù)據(jù)也顯示，這些器件能夠響應(yīng)10毫秒的電流輸入執(zhí)行XOR運算，與生物神經(jīng)元的典型放電時間相當(dāng)。

為了證明該神經(jīng)元能夠像人類神經(jīng)元一樣處理信息，研究團隊還展示了該神經(jīng)元的“反重合檢測”功能，即只有當(dāng)神經(jīng)元的一個輸入激活而另一個輸入不激活時，神經(jīng)元才會被激活，這類機制在人類神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛存在，在觸覺傳感方面具有極大的應(yīng)用價值。

研究人員指出，最新版本的塑料神經(jīng)元能夠再現(xiàn)17種神經(jīng)元特性（早期版本為15種），而且尺寸已經(jīng)縮小到接近人類神經(jīng)元的水平。由于導(dǎo)電聚合物材料柔軟且具備生物兼容性，這類器件未來有望直接與生物組織結(jié)合，用于神經(jīng)損傷修復(fù)或神經(jīng)疾病治療。

而與此前依賴復(fù)雜微納加工工藝的人工神經(jīng)元相比，新設(shè)計在制造上更為簡化，更接近傳統(tǒng)印刷電路的工藝路線，這種設(shè)計不僅降低了制造難度，也為未來的大規(guī)模生產(chǎn)提供了可能。

目前，全球范圍內(nèi)已有多種類腦計算嘗試，例如英特爾的Loihi芯片和IBM的TrueNorth芯片，但它們?nèi)灾饕蕾嚬杌牧?，能耗和擴展性方面存在限制，相比之下，塑料神經(jīng)元的研究為這一領(lǐng)域提供了另一種新的可能路徑。不過，研究人員也強調(diào)，距離真正實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用仍有不少挑戰(zhàn)，包括如何實現(xiàn)長期穩(wěn)定運行、如何在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中保持性能一致性等。

責(zé)編：Ricardo