科技日?qǐng)?bào)北京9月30日電 （記者張夢(mèng)然）美國(guó)哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 （SEAS）團(tuán)隊(duì)與生物技術(shù)初創(chuàng)公司DNA Script合作，開(kāi)發(fā)出一種由數(shù)百個(gè)離子晶體管組成的離子電路，并執(zhí)行了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的核心過(guò)程,。該研究發(fā)表在最近的《先進(jìn)材料》上。

　　智能手機(jī),、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心中的微處理器通過(guò)固體半導(dǎo)體操縱電子來(lái)處理信息，但人類(lèi)大腦有一個(gè)不同的系統(tǒng),，其依靠操縱液體中的離子來(lái)處理信息。

　　受大腦的啟發(fā),，研究人員長(zhǎng)期以來(lái)一直在尋求在水溶液中開(kāi)發(fā)“離子”電路 ,。雖然水中的離子比半導(dǎo)體中的電子移動(dòng)得慢，但具有不同物化性質(zhì)的離子可用于更豐富,、更多樣化的信息處理,。

　　研究人員首先構(gòu)建了一種新型離子晶體管。該晶體管由醌分子的水溶液組成,，與兩個(gè)同心環(huán)形電極和一個(gè)中心圓盤(pán)電極相連,，就像一個(gè)靶心。　　施加在中心圓盤(pán)上的電壓會(huì)引起電化學(xué)反應(yīng),，從而產(chǎn)生從圓盤(pán)到水中的離子電流,。兩個(gè)環(huán)形電極通過(guò)產(chǎn)生和捕獲氫離子來(lái)調(diào)節(jié)中心盤(pán)周?chē)木植縫H值，從而加快或降低反應(yīng)速率,，也就是增加或減少離子電流,。換句話說(shuō)，pH控制（門(mén)控）圓盤(pán)在水溶液中的離子電流,，從而產(chǎn)生電子晶體管的離子對(duì)應(yīng)物,。

　　然后，他們?cè)O(shè)計(jì)了pH門(mén)控離子晶體管,，使得圓盤(pán)電流是圓盤(pán)電壓和代表局部pH門(mén)控晶體管的“權(quán)重”參數(shù)的算術(shù)乘積,。他們將這些晶體管組織成16×16陣列，以將單個(gè)晶體管的模擬算術(shù)乘法擴(kuò)展為模擬矩陣乘法,。

　　研究人員稱,，矩陣乘法是人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中最普遍的計(jì)算，他們的離子電路以完全基于電化學(xué)機(jī)制的模擬方式在水中執(zhí)行矩陣乘法。雖然該離子電路不能像數(shù)字微處理器那樣快速或準(zhǔn)確,，但水中的電化學(xué)矩陣乘法本身就很迷人,，且具有節(jié)能的潛力。

　　未來(lái),，該團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)一步豐富系統(tǒng)的化學(xué)復(fù)雜性,。到目前為止，研究團(tuán)隊(duì)只使用了3—4種離子物質(zhì),，例如氫和醌離子,，來(lái)實(shí)現(xiàn)水性離子晶體管中的門(mén)控和離子傳輸。他們計(jì)劃使用更多樣化的離子種類(lèi)來(lái)處理信息內(nèi)容,。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　人類(lèi)大腦給信息科學(xué)帶來(lái)的啟發(fā)仍在繼續(xù),。用于人工智能的深度學(xué)習(xí)技術(shù)就在很大程度上模仿了大腦的信息處理方式。當(dāng)下,，引領(lǐng)人工智能發(fā)展趨勢(shì)的類(lèi)腦計(jì)算,，更離不開(kāi)對(duì)大腦的借鑒：這種技術(shù)從結(jié)構(gòu)上追求設(shè)計(jì)出像生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)那樣的系統(tǒng)，從功能上追求模擬大腦的功能,，從性能上追求大幅度超越生物大腦,。而上述在水溶液中進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，對(duì)大腦進(jìn)行模擬的方式堪稱另辟蹊徑,。

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