前沿科技之化学计算机可模拟神经元

扫街

据英国媒体报道，作为一项国际合作的组成部分，一项具有发展前景的举措已经启动，这项举措让人们在研制奇异的灵感来源于生物学的 “化学计算机”道路上又向前迈进一步。这种“湿润的计算机”融合了最近发现的化学系统属性，能够成为工程师的一支重量计算力量。
* |  k, f( n7 J开辟全新应用领域
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2 G5 X& Z$ ]8 x* a( a# G/ s研究小组采取的举措是模拟大脑中神经元的一些活动。这项耗资180万欧元(160万英镑)的项目将持续3年时间，欧洲一项正浮出水面的科技计划 为其提供资金支持。这项计划将灵感来自于生物学的计算摆到尤为重要的位置，最近已资助了几个类似项目。当前这一项目的特别之处在于，将利用稳定的自发形成 覆盖层的“细胞”——与我们的细胞壁类似——采用化学手段完成信号处理，整个过程与我们自身的神经元活动类似。

' _2 x7 J7 \7 L: @/ ]" j- ]项目合作者、南安普敦大学的克劳斯-彼得·扎内尔表示，这一项目的目标是研制出较常规计算机相比更为出色的计算机，具备在新环境下进行计算处理 的能力。扎内尔博士在接受英国广播公司新闻频道采访时说：“我们正在研发的这种湿润信息技术不可能在近期内在商业软件上得到应用。但它将开辟一个全新的应 用领域，当前的IT技术无法在这一领域提供任何解决之道，例如控制分子机器人、细粒度的化学组装过程控制以及能够处理人体化学信号并根据细胞生物化学状态 发挥作用的智能药物。”
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& |3 B) Y5 o/ _8 s) [9 g; y脂质与液体
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) s6 u; `3 U' w' w4 M, J0 G研究小组的举措立基于两个至关重要的想法。首先，单个细胞被自发封装入细胞液体“内脏”的脂质形成的壁包裹。最近进行的研究显示，当细胞相遇接 触导致这样的两个脂质层相遇时，一种蛋白质能够在二者之间形成一条通道，允许化学信号分子穿过。其次，细胞内部将发生B-Z(Belousov- Zhabotinsky)化学反应。简单地说，这种反应可以通过改变溴元素含量进行激活，溴元素含量的改变可通过设定确定的阈限量加以实现。出于大量原 因，这种反应表现出与众不同的一面。
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对于计算应用，重要的是化学信号抵达后启动计算过程。在进一步的化学信号无法影响反应时，细胞进入一个不起反应期，阻止信号未经检验便穿过任何 相互连接的细胞。类似这样的独立系统在受到阈值以上水平的刺激时能够利用自身化学能量进行反应，表现出与神经元类似的特性。
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扎内尔说：“每一个神经元就像是一台分子计算机。我们采取的方式就是模拟神经元，是一个非常天然的过程。神经元的一大特征就是进入‘兴奋’的能 力。它能够再形成输入信号，拥有自身的能量供应，因此可以产生一个新信号。”化学信号的这种传播方式——在不起反应期内停留在一个给定细胞内部——意味着 细胞能够形成功能与大脑类似的网络。
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真正的机会

. q% X. W! ^$ y5 P9 {6 H6 X捷克布拉格化学技术研究所化学计算研究员弗兰蒂塞克·斯特怕耐克表示，这两种想法非常有发展前景。他在接受英国广播公司新闻频道采访时说：“如 果有一天我们研制与人类大脑功能和复杂性类似的计算机，我敢打赌届时将采取化学或者分子计算的方式。我认为，这一项目将带来一个真正的机会，让化学计算从 概念阶段变成一个可以实际演示的功能原型。”

目前，研究小组正加紧努力，证明这一想法具有可行性。扎内尔说：“这一项目将在2月1日正式启动。我们已将一些脂质送到波兰合作者手上。由于他 们已经证明脂质层具有稳定性，对于将会发生什么，我们都感到非常好奇。”

春风剪景

这项技术前景广阔。祝早日成功。