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據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站16日報(bào)道，美國科學(xué)家利用8萬個(gè)老鼠的活細(xì)胞，建造出了一臺可簡單識別光和電模式的活體計(jì)算機(jī)，這臺機(jī)器能被整合到同樣使用了活體肌肉組織的機(jī)器人中。研究團(tuán)隊(duì)在美國物理聯(lián)合會(huì)3月會(huì)議上介紹了這項(xiàng)研究。
在最新研究中，伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校研究團(tuán)隊(duì)首先在培養(yǎng)皿中培育了大約8萬個(gè)來自經(jīng)過編程的小鼠干細(xì)胞的神經(jīng)元，隨后將神經(jīng)元置于光纖下方和電極網(wǎng)格上，讓其接受電和光的刺激，所有元件都被放在一個(gè)手掌大小的盒子里，盒子置于保溫箱里，以讓細(xì)胞保持活力。
為訓(xùn)練神經(jīng)元計(jì)算機(jī)區(qū)分不同的信號模式，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出了10種不同的電脈沖和閃光模式，并在一個(gè)小時(shí)內(nèi)反復(fù)播放這些模式，同時(shí)使用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)芯片記錄和處理神經(jīng)元產(chǎn)生的電信號。結(jié)果表明，每次出現(xiàn)相同模式時(shí)，神經(jīng)元都會(huì)產(chǎn)生相同的信號。此外，研究人員也借助儲(chǔ)層計(jì)算，讓神經(jīng)元和芯片分工合作，將識別和處理信號耗費(fèi)的時(shí)間和能量降至最低。
為評估該設(shè)備的性能，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)算了名為F1的性能分?jǐn)?shù)，該分?jǐn)?shù)通常用于指示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別模式的效率，其中0最差，1最好，該設(shè)備的最佳得分為0.98。
最新研制出的設(shè)備可集成到使用活體肌肉組織制成的機(jī)器人內(nèi)。將神經(jīng)元融入機(jī)器人中意味著神經(jīng)元可感知環(huán)境，然后一次處理這些輸入。
研究人員表示，使用活細(xì)胞進(jìn)行計(jì)算，尤其是儲(chǔ)層計(jì)算，有助于制造出節(jié)能設(shè)備，即使其中一些元件出現(xiàn)故障，這些設(shè)備仍能繼續(xù)工作。因此，與傳統(tǒng)的機(jī)器人相比，將活神經(jīng)元和儲(chǔ)層計(jì)算相結(jié)合的機(jī)器人可能具有優(yōu)勢。
來源:科技日報(bào)
