前沿科技之化學(xué)計(jì)算機(jī)可模擬神經(jīng)元

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據(jù)英國(guó)媒體報(bào)道，作為一項(xiàng)國(guó)際合作的組成部分，一項(xiàng)具有發(fā)展前景的舉措已經(jīng)啟動(dòng)，這項(xiàng)舉措讓人們?cè)谘兄破娈惖撵`感來(lái)源于生物學(xué)的 “化學(xué)計(jì)算機(jī)”道路上又向前邁進(jìn)一步。這種“濕潤(rùn)的計(jì)算機(jī)”融合了最近發(fā)現(xiàn)的化學(xué)系統(tǒng)屬性，能夠成為工程師的一支重量計(jì)算力量。
. e/ g' r5 q3 C& c; b1 b開辟全新應(yīng)用領(lǐng)域
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3 \4 `* r! E, B7 z1 T" u1 U研究小組采取的舉措是模擬大腦中神經(jīng)元的一些活動(dòng)。這項(xiàng)耗資180萬(wàn)歐元(160萬(wàn)英鎊)的項(xiàng)目將持續(xù)3年時(shí)間，歐洲一項(xiàng)正浮出水面的科技計(jì)劃 為其提供資金支持。這項(xiàng)計(jì)劃將靈感來(lái)自于生物學(xué)的計(jì)算擺到尤為重要的位置，最近已資助了幾個(gè)類似項(xiàng)目。當(dāng)前這一項(xiàng)目的特別之處在于，將利用穩(wěn)定的自發(fā)形成 覆蓋層的“細(xì)胞”——與我們的細(xì)胞壁類似——采用化學(xué)手段完成信號(hào)處理，整個(gè)過(guò)程與我們自身的神經(jīng)元活動(dòng)類似。
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項(xiàng)目合作者、南安普敦大學(xué)的克勞斯-彼得·扎內(nèi)爾表示，這一項(xiàng)目的目標(biāo)是研制出較常規(guī)計(jì)算機(jī)相比更為出色的計(jì)算機(jī)，具備在新環(huán)境下進(jìn)行計(jì)算處理 的能力。扎內(nèi)爾博士在接受英國(guó)廣播公司新聞?lì)l道采訪時(shí)說(shuō)：“我們正在研發(fā)的這種濕潤(rùn)信息技術(shù)不可能在近期內(nèi)在商業(yè)軟件上得到應(yīng)用。但它將開辟一個(gè)全新的應(yīng) 用領(lǐng)域，當(dāng)前的IT技術(shù)無(wú)法在這一領(lǐng)域提供任何解決之道，例如控制分子機(jī)器人、細(xì)粒度的化學(xué)組裝過(guò)程控制以及能夠處理人體化學(xué)信號(hào)并根據(jù)細(xì)胞生物化學(xué)狀態(tài) 發(fā)揮作用的智能藥物�！�
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脂質(zhì)與液體
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# Q1 b: w7 [5 B. k8 X研究小組的舉措立基于兩個(gè)至關(guān)重要的想法。首先，單個(gè)細(xì)胞被自發(fā)封裝入細(xì)胞液體“內(nèi)臟”的脂質(zhì)形成的壁包裹。最近進(jìn)行的研究顯示，當(dāng)細(xì)胞相遇接 觸導(dǎo)致這樣的兩個(gè)脂質(zhì)層相遇時(shí)，一種蛋白質(zhì)能夠在二者之間形成一條通道，允許化學(xué)信號(hào)分子穿過(guò)。其次，細(xì)胞內(nèi)部將發(fā)生B-Z(Belousov- Zhabotinsky)化學(xué)反應(yīng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，這種反應(yīng)可以通過(guò)改變溴元素含量進(jìn)行激活，溴元素含量的改變可通過(guò)設(shè)定確定的閾限量加以實(shí)現(xiàn)。出于大量原 因，這種反應(yīng)表現(xiàn)出與眾不同的一面。

  b7 \7 r9 w+ S; p9 k對(duì)于計(jì)算應(yīng)用，重要的是化學(xué)信號(hào)抵達(dá)后啟動(dòng)計(jì)算過(guò)程。在進(jìn)一步的化學(xué)信號(hào)無(wú)法影響反應(yīng)時(shí)，細(xì)胞進(jìn)入一個(gè)不起反應(yīng)期，阻止信號(hào)未經(jīng)檢驗(yàn)便穿過(guò)任何 相互連接的細(xì)胞。類似這樣的獨(dú)立系統(tǒng)在受到閾值以上水平的刺激時(shí)能夠利用自身化學(xué)能量進(jìn)行反應(yīng)，表現(xiàn)出與神經(jīng)元類似的特性。
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扎內(nèi)爾說(shuō)：“每一個(gè)神經(jīng)元就像是一臺(tái)分子計(jì)算機(jī)。我們采取的方式就是模擬神經(jīng)元，是一個(gè)非常天然的過(guò)程。神經(jīng)元的一大特征就是進(jìn)入‘興奮’的能 力。它能夠再形成輸入信號(hào)，擁有自身的能量供應(yīng)，因此可以產(chǎn)生一個(gè)新信號(hào)。”化學(xué)信號(hào)的這種傳播方式——在不起反應(yīng)期內(nèi)停留在一個(gè)給定細(xì)胞內(nèi)部——意味著 細(xì)胞能夠形成功能與大腦類似的網(wǎng)絡(luò)。
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8 ^( k% y) Q& h+ \' d真正的機(jī)會(huì)

捷克布拉格化學(xué)技術(shù)研究所化學(xué)計(jì)算研究員弗蘭蒂塞克·斯特怕耐克表示，這兩種想法非常有發(fā)展前景。他在接受英國(guó)廣播公司新聞?lì)l道采訪時(shí)說(shuō)：“如 果有一天我們研制與人類大腦功能和復(fù)雜性類似的計(jì)算機(jī)，我敢打賭屆時(shí)將采取化學(xué)或者分子計(jì)算的方式。我認(rèn)為，這一項(xiàng)目將帶來(lái)一個(gè)真正的機(jī)會(huì)，讓化學(xué)計(jì)算從 概念階段變成一個(gè)可以實(shí)際演示的功能原型�！�

0 W" o1 w( y- c" X2 N1 L5 r目前，研究小組正加緊努力，證明這一想法具有可行性。扎內(nèi)爾說(shuō)：“這一項(xiàng)目將在2月1日正式啟動(dòng)。我們已將一些脂質(zhì)送到波蘭合作者手上。由于他 們已經(jīng)證明脂質(zhì)層具有穩(wěn)定性，對(duì)于將會(huì)發(fā)生什么，我們都感到非常好奇�！�

春風(fēng)剪景

這項(xiàng)技術(shù)前景廣闊。祝早日成功。