前沿科技之化學計算機可模擬神經(jīng)元

掃街

據(jù)英國媒體報道，作為一項國際合作的組成部分，一項具有發(fā)展前景的舉措已經(jīng)啟動，這項舉措讓人們在研制奇異的靈感來源于生物學的 “化學計算機”道路上又向前邁進一步。這種“濕潤的計算機”融合了最近發(fā)現(xiàn)的化學系統(tǒng)屬性，能夠成為工程師的一支重量計算力量。
- t* }; q7 F/ {* E5 O5 B& r9 t! Q開辟全新應用領域
, Y2 Z, s! V- o, Y- v( e) f* f: X
研究小組采取的舉措是模擬大腦中神經(jīng)元的一些活動。這項耗資180萬歐元(160萬英鎊)的項目將持續(xù)3年時間，歐洲一項正浮出水面的科技計劃 為其提供資金支持。這項計劃將靈感來自于生物學的計算擺到尤為重要的位置，最近已資助了幾個類似項目。當前這一項目的特別之處在于，將利用穩(wěn)定的自發(fā)形成 覆蓋層的“細胞”——與我們的細胞壁類似——采用化學手段完成信號處理，整個過程與我們自身的神經(jīng)元活動類似。

% n1 f# a+ f7 H$ i; T# [項目合作者、南安普敦大學的克勞斯-彼得·扎內(nèi)爾表示，這一項目的目標是研制出較常規(guī)計算機相比更為出色的計算機，具備在新環(huán)境下進行計算處理 的能力。扎內(nèi)爾博士在接受英國廣播公司新聞頻道采訪時說：“我們正在研發(fā)的這種濕潤信息技術不可能在近期內(nèi)在商業(yè)軟件上得到應用。但它將開辟一個全新的應 用領域，當前的IT技術無法在這一領域提供任何解決之道，例如控制分子機器人、細粒度的化學組裝過程控制以及能夠處理人體化學信號并根據(jù)細胞生物化學狀態(tài) 發(fā)揮作用的智能藥物。”

: k2 ^3 y. o+ W. T3 @9 H脂質(zhì)與液體
9 u3 t# l! B. r; S! q( ]; ~( ^) ]; o
, z# |% w( m+ `2 L9 s& K5 C研究小組的舉措立基于兩個至關重要的想法。首先，單個細胞被自發(fā)封裝入細胞液體“內(nèi)臟”的脂質(zhì)形成的壁包裹。最近進行的研究顯示，當細胞相遇接 觸導致這樣的兩個脂質(zhì)層相遇時，一種蛋白質(zhì)能夠在二者之間形成一條通道，允許化學信號分子穿過。其次，細胞內(nèi)部將發(fā)生B-Z(Belousov- Zhabotinsky)化學反應。簡單地說，這種反應可以通過改變溴元素含量進行激活，溴元素含量的改變可通過設定確定的閾限量加以實現(xiàn)。出于大量原 因，這種反應表現(xiàn)出與眾不同的一面。

+ @8 w; |: s) Q+ F" V對于計算應用，重要的是化學信號抵達后啟動計算過程。在進一步的化學信號無法影響反應時，細胞進入一個不起反應期，阻止信號未經(jīng)檢驗便穿過任何 相互連接的細胞。類似這樣的獨立系統(tǒng)在受到閾值以上水平的刺激時能夠利用自身化學能量進行反應，表現(xiàn)出與神經(jīng)元類似的特性。

扎內(nèi)爾說：“每一個神經(jīng)元就像是一臺分子計算機。我們采取的方式就是模擬神經(jīng)元，是一個非常天然的過程。神經(jīng)元的一大特征就是進入‘興奮’的能 力。它能夠再形成輸入信號，擁有自身的能量供應，因此可以產(chǎn)生一個新信號。”化學信號的這種傳播方式——在不起反應期內(nèi)停留在一個給定細胞內(nèi)部——意味著 細胞能夠形成功能與大腦類似的網(wǎng)絡。

真正的機會

3 |+ I& |8 W1 q0 i捷克布拉格化學技術研究所化學計算研究員弗蘭蒂塞克·斯特怕耐克表示，這兩種想法非常有發(fā)展前景。他在接受英國廣播公司新聞頻道采訪時說：“如 果有一天我們研制與人類大腦功能和復雜性類似的計算機，我敢打賭屆時將采取化學或者分子計算的方式。我認為，這一項目將帶來一個真正的機會，讓化學計算從 概念階段變成一個可以實際演示的功能原型。”
8 h: b6 s. g) L* O4 I0 j) y% c
目前，研究小組正加緊努力，證明這一想法具有可行性。扎內(nèi)爾說：“這一項目將在2月1日正式啟動。我們已將一些脂質(zhì)送到波蘭合作者手上。由于他 們已經(jīng)證明脂質(zhì)層具有穩(wěn)定性，對于將會發(fā)生什么，我們都感到非常好奇。”

春風剪景

這項技術前景廣闊。祝早日成功。