八万鼠脑细胞造出一台活体计算机

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八万鼠脑细胞造出一台活体计算机

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八万鼠脑细胞造出一台活体计算机

科技日报北京3月19日电 (记者刘霞)据英国《新科学家》杂志网站16日报道,美国科学家利用8万个老鼠的活细胞,建造出了一台可简单识别光和电模式的活体计算机,这台机器能被整合到同样使用了活体肌肉组织的机器人中。研究团队在美国物理联合会3月会议上介绍了这项研究。

在最新研究中,伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究团队首先在培养皿中培育了大约8万个来自经过编程的小鼠干细胞的神经元,随后将神经元置于光纤下方和电极网格上,让其接受电和光的刺激,所有元件都被放在一个手掌大小的盒子里,盒子置于保温箱里,以让细胞保持活力。

为训练神经元计算机区分不同的信号模式,研究团队创造出了10种不同的电脉冲和闪光模式,并在一个小时内反复播放这些模式,同时使用传统的计算机芯片记录和处理神经元产生的电信号。结果表明,每次出现相同模式时,神经元都会产生相同的信号。此外,研究人员也借助储层计算,让神经元和芯片分工合作,将识别和处理信号耗费的时间和能量降至最低。

为评估该设备的性能,研究团队计算了名为F1的性能分数,该分数通常用于指示神经网络识别模式的效率,其中0最差,1最好,该设备的最佳得分为0.98。

最新研制出的设备可集成到使用活体肌肉组织制成的机器人内。将神经元融入机器人中意味着神经元可感知环境,然后一次处理这些输入。

研究人员表示,使用活细胞进行计算,尤其是储层计算,有助于制造出节能设备,即使其中一些元件出现故障,这些设备仍能继续工作。因此,与传统的机器人相比,将活神经元和储层计算相结合的机器人可能具有优势。
Jack12345
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Re: 八万鼠脑细胞造出一台活体计算机

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曲高和寡啊,只有 版主 在 辛苦 灌水
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Re: 八万鼠脑细胞造出一台活体计算机

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没事没事,慢慢来。
Jack12345 写了: 3月 20, 2023, 10:54 pm 曲高和寡啊,只有 版主 在 辛苦 灌水
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Re: 八万鼠脑细胞造出一台活体计算机

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用8万个老鼠脑细胞,科学家造出了一台“生物电脑”

据NewScientist网站报道,美国伊利诺伊大学的研究人员通过培养80000个实验白鼠的脑细胞,成功组装出了一台可识别光和电模式的活体计算机。

科学家首先培育了约80000个重新编程的小鼠干细胞,并将它们放置在电极网格的光纤之间,在保证了细胞活力的前提下,研究人员反复通过十种不同的电脉冲刺激来训练这个脑计算机,并在30分钟后记录下神经元发出的信号。

这台“生物计算机”展现的性能如何?根据实验的结果看,最初它的F1值(一种用来界定神经网络识别效率的数值,介于0到1之间)仅仅不到0.6,这是因为神经元会产生不可控的随机电信号。

但之后,研究人员发现了一种可以混合化学物质和电脉冲的方法,使用之后能够明显降低随机电信号出现,而它的F1值也提高到了0.98,这就表示这台生物计算机对电信号的识别效率已经非常高。

当然,目前这项技术仅仅处于实验阶段,距离进一步的应用还有很长一段距离。而科学家们会把注意力放到“生物计算机”上的原因在于,细胞和硅元件的分工协作能够减少训练传统神经网络时所需的时间和资源,进而提升效率。

NewScientist网站的报告指出,目前这台生物计算机还不能与传统计算机搭建的神经网络相比,但为之后的研究奠定了方向,后续团队将致力于构建规模更大的活体计算机形式。

而这也不是人类第一次利用老鼠的细胞构建机器了。同样是在今年,科研杂志《Science Robotics》上就曾刊登过一篇科研论文,其中介绍了一种结合生物细胞与3D打印技术的微型机器人。

但这次科学家的方向是将小鼠的肌肉细胞结合到零件和电子芯片中,试图研发一种结合了生物和机械特征的“机械人”,而这种全新的设备将会对环境中的热量、化学物质更加敏感。

不过,这些生物机械虽然都有理想的应用前景,但目前仍处于研发的初期,想实现类似科幻电影中的画面,还需要花费更长的时间。
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