現在，研究人員發明了微型裝置，這些裝置比以往任何裝置都更好地模擬了人腦中神經元之間的連線，因此具有類似人類解決問題能力的大型類腦機器可能會成為現實。
這項新研究可能會帶來更好的機器人、自動駕駛汽車、資料探勘、醫療診斷、股票交易分析以及“未來其他智慧人機互動系統和機器”，韓國浦項科技大學的材料科學家、該研究的資深作者李泰宇（Tae-Woo Lee）表示。
人腦強大的計算能力源於其連線。先前的研究表明，大腦約有 1000 億個神經元，以及大約 1 千萬億（100 萬個 10 億）個連線將這些細胞連線在一起。在每個連線處（即突觸），神經元通常每秒放電約 10 次。
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原則上，人腦每秒可以執行大約 1 億億次運算。相比之下，根據 TOP500 專案的排名，全球最快的超級計算機，中國的“天河二號”，每秒最多可執行約 55 億億次計算，TOP500 專案對全球 500 臺最強大的計算機進行排名。然而，先前的研究表明，人腦僅消耗約 20 瓦的功率，這僅足夠執行一個昏暗的燈泡，而“天河二號”消耗約 17.8 兆瓦的功率，足以執行約 90 萬個這樣的燈泡，TOP500 指出。[7 項受自然啟發的巧妙技術]
科學家們希望製造出能夠模仿人腦能力和效率的計算機。“開發具有與生物突觸相似行為的人工突觸將是關鍵的一步，”李告訴 Live Science。
到目前為止，人工突觸比生物突觸消耗更多的能量。先前的研究表明，生物突觸每次神經元放電時消耗約 10 飛焦耳。現在，李和他的同事們創造的人工突觸，每次突觸事件僅需要約 1.23 飛焦耳，這使它們成為迄今為止開發的能量最低的人工突觸，他們說。（作為比較，一個從約 3.3 英尺（1 米）處掉落到地球的小蘋果會產生約 1 千萬億飛焦耳的動能。）
這項研究表明，人工大腦的“能量消耗和儲存密度最終將與生物大腦匹敵，甚至超過[生物大腦]”，李說。
這些新型人工突觸是一種電晶體或電子開關。透過開啟和關閉，它們可以模擬突觸的放電方式。
研究人員在一個 4 英寸（10 釐米）的晶圓上製造了 144 個突觸電晶體。這些裝置的核心是 200 到 300 奈米（十億分之一米）寬的導線。（相比之下，人類頭髮的平均寬度約為 100,000 奈米。）研究人員表示，該裝置的微小特徵有助於降低其消耗的能量。[5 項正在徹底改變生物技術的驚人技術]
這種新裝置由一種有機材料包裹另一種有機材料製成。研究人員解釋說，這些材料有助於人工突觸捕獲或釋放帶電離子，從而模擬生物突觸的工作方式以及電子開關的開啟或關閉方式。
人工突觸模擬了實際人類神經纖維的長形狀和柔韌性。李說，原則上，研究人員還可以將這些裝置排列在 3D 網格中，從而在一定程度上模仿人腦。然而，他補充說，要建立這種人工突觸的 3D 網格，還需要在 3D 列印方面取得進展。
李說，研究人員現在正在努力開發僅幾十奈米寬的有機奈米線。他們還認為，透過調整他們使用的材料的選擇和結構，可以進一步降低突觸電晶體的能耗，他補充說。
科學家們於 6 月 17 日在《科學進展》雜誌上線上詳細介紹了他們的發現。
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