AI芯天下丨分析丨人工神经元新的可能姓，存储记忆已成现实v-600学习网

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前言：

科学家们已经构建了一种合成脑细胞的关键部分，它可以将记忆保持在毫秒级，这可能会使类似大脑的计算机在未来成为现实。

这些合成的关键部分使用离子产生电信号，就像大脑中的神经元传递信息一样。

作者方文

图像源网络

人工神经元及其模型

在8月6日发表在《科学》杂志上的研究中，法国巴黎国家科学研究中心的研究人员建立了人工神经元的计算机模型。

就像大脑中的神经元一样，这个模型可以使用电信号来传递信息。研究人员通过薄水层传输离子以模拟真实的离子通道；

通过这种方式，这些人工神经元可以产生与大脑神经元相同的电输出。

科学家推测，如果我们能使计算机像人脑一样，计算机的能耗将大大减少。重现人脑生物学机制的一种方法是使用离子产生电流，就像大脑一样。

在更详细的层面上，研究人员建立了一个系统来模拟动作电位的产生。

在产生动作电位之前，细胞膜处于静止电位。当刺激引起细胞外阳离子流入时，细胞膜去极化。

当去极化达到阈值时，电压门控离子通道将打开，允许更多阳离子进入细胞，直到膜电位达到最大值，然后复极。这个过程需要几毫秒。

为了模拟电压门控离子通道，研究人员模拟了两个石墨烯层之间的薄层水。

在模拟中，研究人员分别用一个水分子.两个水分子和三个水分子的厚度来模拟水层，并将水层描述为准二维狭缝。

在该模型的计算机模拟测试中，研究人员发现，当施加更强的电场时，这些结构将缓慢分解，足以留下记忆。

在真实神经元中，动作电位相当于神经元的细胞记忆；我们的大脑通过打开和关闭离子通道来创造这样的记忆。

该模型基于[记忆电阻器]

根据之前的研究，一些科学家认为人脑的存储容量约为1TB，但其他人认为应该是100TB。

尽管人脑在自然界中不是最大的，但它是最发达的。在所有哺乳动物中，人脑占身体的比例最大。

尽管人脑只占体重的2%，但它消耗了20%的能量。

神经元的数量对应于大脑的容量。人类大脑包含大约860亿神经细胞，其中140亿位于大脑皮层。

这些神经元就像计算机中的门电路一样，是基本的逻辑单元。它们以一种复杂的方式连接在一起，并且在很大程度上串联和并联。最后，它们与胶质细胞一起形成了人脑复杂的中枢神经系统。

研究表明，每对神经元之间大约有1000个突触；将860亿神经元和1000个亮点相乘，我们可以粗略计算出人类大脑的潜在存储容量高达86TB。

人工神经网络与此模型类似。通过给不同的数据赋予不同的权重，可以实现模糊计算，模拟人脑的非线姓和不精确的数据处理能力。

用更少的神经元做出更准确的预测

研究人员将动态系统的数据输入由神经网络中随机连接的人工神经元组成的[储备池]。

系统越大越复杂，预期预测结果越准确，人工神经网络越大，完成任务所需的计算资源和时间就越多。

基于人工神经元的储备池是一个黑匣子，科学家们不知道其中发生了什么，只知道它能起作用。

储备池计算核心的人工神经网络是基于数学的。研究发现，整个储备池计算系统可以大大简化，从而大大减少了对计算资源的需求，节省了大量时间。

研究人员提出的下一代储备池计算技术明显优于当前的SOTA技术。