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復旦大學新成果有機環境中,模式識別的人工神經突觸?

展開全文科學家利用人工智能(AI)系統試圖復制在自然界中觀察到的生物機制和行為,這方面的一個關鍵例子是電子突觸(e-synapses, e-synapses),它試圖復制神經細胞之間的連接,使電或化學信號能夠傳輸到人體的目標細胞,即突觸。在
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中央二套福彩开奖 www.bzzxm.icu 科學家利用人工智能(AI)系統試圖復制在自然界中觀察到的生物機制和行為,這方面的一個關鍵例子是電子突觸(e-synapses, e-synapses),它試圖復制神經細胞之間的連接,使電或化學信號能夠傳輸到人體的目標細胞,即突觸。在過去的幾年里,研究人員使用單一的物理設備模擬了多功能突觸功能。這些設備很快就能在機器上實現高級學習和記憶功能,模擬人腦的功能。新研究提出了用于模式識別的靈活、透明甚至生物兼容的電子設備。

這可能為新一代可穿戴和可植入突觸系統鋪平道路,然而,這些“隱形”的電子突觸也有一個明顯的缺點:它們很容易溶解在水中或有機溶液中,這對于可穿戴應用來說遠非理想。為了克服這一限制,上海復旦大學研究人員已經著手開發一種新的穩定、靈活和防水的突觸,適合在有機環境中應用。在英國皇家化學學會《Nanoscale Horizons》上發表這項研究中,復旦大學的科學家們概述了其研究成果。

提出了一種新的,完全透明的電子設備,可以模擬基本的突觸行為。如配對脈沖促進(PPF)、長期增強/抑制(LTP/LTD)和學習-遺忘-再學習過程。在目前的工作中,首次展示了一種基于全透明電子設備的穩定防水人工突觸,適用于有機環境中的穿戴應用。研究人員研制的這種柔性全透明防水裝置,在可見光范圍內的透光率約為87.5%,取得了顯著的效果。它還能夠在彎曲狀態下可靠地復制LTP/LTD過程。

LTP/LTD是影響突觸可塑性的兩個過程,分別導致突觸強度的增強和降低。研究人員將它們浸泡在水中和五種常見的有機溶劑中超過12個小時,以此測試它們的突觸。發現功能有6000個尖峰,沒有明顯的退化。研究人員還利用電子突觸開發了一個設備到系統級的模擬框架,實現了92.4%的手寫數字識別準確率。該設備在550納米波長下顯示出87.5%的良好透明度,在半徑為5mm時具有靈活性。

模擬典型的突觸可塑性特征,包括EPSC/IPSC、PPF和學習-遺忘-再學習過程。此外,即使在水中和有機溶劑中浸泡超過12小時,電子突觸在扁平和彎曲狀態下也表現出可靠的LTP/LTD行為。這個復旦大學研究小組提出的裝置是第一個“隱形”防水電子突觸,可以在有機環境中可靠地工作,不會受到任何損傷或損壞。在未來,它可以幫助開發新的可靠大腦神經形態系統,包括可穿戴和可植入設備。

博科園|CopyrightScience X Network/Ingrid Fadelli,Phys

參考期刊《Nanoscale Horizons

DOI: 10.1039/C9NH00341J

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