憶阻器實現模擬記憶，仿生大腦已可期

07-04

　　通過使用納米尺度的憶阻器矩陣，墨爾本皇家理工大學（RMIT）和加利福利亞大學的研究人員聲稱製造出了世界上第一個能模仿人腦模擬過程的電子記憶細胞。

　　該設備是通過多線程將變化的信息存儲到記憶中，而不是像通常的計算機那樣存儲0和1的二進位編碼；科學家相信這是走向人工仿生大腦的第一步。

　　這些研究者主要在RMIT的微納米研究所工作，他們相信這項突破不僅離電子化人腦更近了一步，而且未來還將有助於為神經損傷疾病提供有效的治療——如阿爾茲海默氏症和帕金森氏病——可以利用人工大腦在人體外研究這些疾病。未來甚至還將有可能從這項技術中開發機器植入式系統，實現人類的機械化或半機械化。

　　「這是我們離開發具有記憶的類腦系統的最新成果，該系統將能夠儲存和學習模擬信息，並且能快速檢索其存儲的信息。」RMIT功能材料和微系統研究組的領導人Sharath Sriram博士說，「人腦是非常複雜的模擬計算機……人腦的進化基於其以往的經驗，而直到現在，這項功能還不能通過數字電子技術來實現。」

使用憶阻器，科學家離仿生大腦又更近了一步

　　而這種設備中使用的憶阻器（也稱：記憶電阻）是一種電阻值並不恆定的電子元件，其電阻值由先前流過的電流決定。換句話說，憶阻器能夠「記住」施加到其上的電流的方向和大小。而且憶阻器的「記憶」也是非易失性的，上電關閉後，憶阻器的記憶會保留下來，只要新的電荷流過留下新的記憶。這樣，憶阻器的表現就像是大腦的神經元，因為其中保留的信息時與輸入稱比例的，而不是數字計算機那樣的0和1.

　　「隨著金屬原子的加入，我們已經在氧化材料中引入了故障和缺陷控制，釋放了『憶阻』效應的全部潛力——其記憶元件的行為完全依賴於其過去的經歷。」這項研究的領導者Hussein Nili博士說。「高密度和高速模擬內存的實現將為模擬高度複雜的生物神經網路開啟道路。」

　　目前的成果利用到了RMIT的一項早期研究：利用比人頭髮薄10000倍的超薄氧化物材料來支招納米尺度的超快存儲元件。這些存儲元件現在就構成了最近開發的模擬存儲設備的基礎，而且也將成為未來模擬複雜人工智慧網路的基礎，並最終產生一個仿生大腦。

　　「這樣研究意義重大，因為我們實現了像人腦一樣的存儲和處理數據。」Nili博士說，「想一想原來的只能拍出黑白照片的照相機。而現在模擬處理能讓存儲不再只有黑白兩色，我們現在是全彩的，有陰影、光線和質感，這是重要的一步。」

　　這一領域還有其它一些研究項目。比如說美國西北大學就不斷提高使用憶阻器模擬人腦的發展預期。再加上RMIT的新突破和其它項目，未來的記憶設備還將為科學家的大腦實驗和醫學做出貢獻，這樣就沒有必要在人類和動物身上進行風險極高的侵入性研究了。

　　「如果你能夠在人體之外複製大腦，就能規避大腦實驗和研究的倫理問題，同時還能讓人類更加了解神經系統疾病。」Nili博士說。

　　這項研究的詳細結果發表在Advanced Functional Materials雜誌上。