3D计算装置利用活脑细胞辨识不同模式

美国普林斯顿大学科学家将鲜活的脑细胞与前沿电子技术巧妙融合，打造出一个3D计算装置。该装置可经编程，学会辨识不同的模式。相关论文发表于新一期《自然·电子学》杂志。

团队运用先进制造工艺，以微细金属丝和电极编织出一张3D网格，再用一层薄如蝉翼的环氧涂层轻柔承托。因为涂层极薄，网格获得了恰到好处的柔韧，能与周围生长的柔软神经元“亲密”相接。他们以这张网格为骨架，将数万个神经元培育成庞大的立体网络，用来执行计算任务。

全新的集成方法使团队能以前所未有的精细尺度，记录并调节神经元的电活动。在长达6个多月的时间里，他们一直追踪着这套系统的演化，尝试增强或削弱关键神经元之间的连接，最终训练出一种能准确识别电脉冲模式的算法。

在一项测试中，系统面对成对输入的不同空间模式；在另一项测试中，则分辨不同的时间模式。两轮考验下来，系统均作出了精准区分。团队希望，未来能将系统不断拓展，以胜任日益复杂的任务。

这项研究的初衷，本是为了厘清神经科学领域的一些基本问题，但团队敏锐地意识到，它或许能揭示现代人工智能（AI）技术面临的一个关键瓶颈——能源消耗。AI发展的真正桎梏是能耗，人脑执行类似任务时所消耗的能量，大约仅为当今AI系统功耗的百万分之一。

最新开发的这类系统被称作“3D生物神经网络”。团队强调，它不仅为揭示大脑的计算奥秘打开了一扇窗，还有望帮助人们理解乃至治疗神经系统疾病。