现在，研究人员发明了微型装置，这些装置比以往任何装置都更好地模拟了人脑中神经元之间的连接，因此具有类似人类解决问题能力的大型类脑机器可能会成为现实。
这项新研究可能会带来更好的机器人、自动驾驶汽车、数据挖掘、医疗诊断、股票交易分析以及“未来其他智能人机交互系统和机器”，韩国浦项科技大学的材料科学家、该研究的资深作者李泰宇（Tae-Woo Lee）表示。
人脑强大的计算能力源于其连接。先前的研究表明，大脑约有 1000 亿个神经元，以及大约 1 千万亿（100 万个 10 亿）个连接将这些细胞连接在一起。在每个连接处（即突触），神经元通常每秒放电约 10 次。
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原则上，人脑每秒可以执行大约 1 亿亿次运算。相比之下，根据 TOP500 项目的排名，全球最快的超级计算机，中国的“天河二号”，每秒最多可执行约 55 亿亿次计算，TOP500 项目对全球 500 台最强大的计算机进行排名。然而，先前的研究表明，人脑仅消耗约 20 瓦的功率，这仅足够运行一个昏暗的灯泡，而“天河二号”消耗约 17.8 兆瓦的功率，足以运行约 90 万个这样的灯泡，TOP500 指出。[7 项受自然启发的巧妙技术]
科学家们希望制造出能够模仿人脑能力和效率的计算机。“开发具有与生物突触相似行为的人工突触将是关键的一步，”李告诉 Live Science。
到目前为止，人工突触比生物突触消耗更多的能量。先前的研究表明，生物突触每次神经元放电时消耗约 10 飞焦耳。现在，李和他的同事们创造的人工突触，每次突触事件仅需要约 1.23 飞焦耳，这使它们成为迄今为止开发的能量最低的人工突触，他们说。（作为比较，一个从约 3.3 英尺（1 米）处掉落到地球的小苹果会产生约 1 千万亿飞焦耳的动能。）
这项研究表明，人工大脑的“能量消耗和存储密度最终将与生物大脑匹敌，甚至超过[生物大脑]”，李说。
这些新型人工突触是一种晶体管或电子开关。通过打开和关闭，它们可以模拟突触的放电方式。
研究人员在一个 4 英寸（10 厘米）的晶圆上制造了 144 个突触晶体管。这些设备的核心是 200 到 300 纳米（十亿分之一米）宽的导线。（相比之下，人类头发的平均宽度约为 100,000 纳米。）研究人员表示，该设备的微小特征有助于降低其消耗的能量。[5 项正在彻底改变生物技术的惊人技术]
这种新设备由一种有机材料包裹另一种有机材料制成。研究人员解释说，这些材料有助于人工突触捕获或释放带电离子，从而模拟生物突触的工作方式以及电子开关的打开或关闭方式。
人工突触模拟了实际人类神经纤维的长形状和柔韧性。李说，原则上，研究人员还可以将这些设备排列在 3D 网格中，从而在一定程度上模仿人脑。然而，他补充说，要创建这种人工突触的 3D 网格，还需要在 3D 打印方面取得进展。
李说，研究人员现在正在努力开发仅几十纳米宽的有机纳米线。他们还认为，通过调整他们使用的材料的选择和结构，可以进一步降低突触晶体管的能耗，他补充说。
科学家们于 6 月 17 日在《科学进展》杂志上在线详细介绍了他们的发现。
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