博雯 發自 凹非寺
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每日一問：機械義肢什麼時候普及？
二次元中裡常用的解決方法是將神經與硬體裝置（包括各種電纜）相連，以達到控制的目的，當然了，我們現在的科技水平還做不到。
於是有人就提出，能不能透過感測器感知特定的場景來自動的完成相應的動作，也就是“讓義肢它自己的想法”？
你別說，這個真可以有。
人造一個神經元
，直接讓捕蠅草遭四周空無一蟲的時候也能閉合：
對，你沒聽錯，人造了一個神經元。
將捕蠅草的生物細胞與這個特殊的神經元
相連
，就能模擬大腦處理和傳遞資訊，向捕蠅草的葉片“強加”一個“意識”。
（人造神經元：你自閉吧！捕蠅草：好的）
還不僅如此，進行實驗的科學家還配合製作了神經突觸，兩者連線，就相當於人造了一個區域性的神經突觸系統。
能夠進行赫布學習，具有
短期可塑性
的那種。
這個“人造神經系統”來自一篇近期發表在Nature子刊Nature Communications上的論文，華人共同一作。
作者在論文中還表示，這種人工製造的區域性神經系統定義了一個新的前景：
未來，這一人工系統或許能與植物、無脊椎動物和脊椎動物的生物訊號系統（如中樞神經系統）進行連線或更復雜的整合。
啊這，更復雜是指……
△《攻殼機動隊》中外化的機械人腦
“印刷噴塗”而成的人工神經元
先從人造神經元開始說起。
這種神經元簡稱
OECN
，全名有機電化學神經元
（Organic ElectroChemical Neurons）
。
它基於有機電化學電晶體
（OECTs）
製成，是研究團隊在2018年時開發的一種新型材料，使用絲網印刷和噴塗組合製成，可以在一張塑膠薄片上印刷成千上萬個。
它的特性就是
高度的生物相容性
，這使得這種晶體管制成的神經電路具有
離子介導的尖峰機制
，與生物系統的訊號特徵非常相似。
將這些元件組合在一起，就能建立一個模擬神經元行為的微型電路：
也因此，人造神經元的執行機制類似於生物神經細胞。
在靜止狀態下，神經細胞的外側帶有多餘的正電荷，細胞內側帶有多餘的負電荷，同時，在膜電壓超過給定閾值時，生物神經元就能產生脈衝。
而人造神經元則透過向輸入端注入電流產生尖峰，實現一種類似的動作電位的傳導，還能調節電解質的離子濃度控制尖峰頻率。
將人造神經元與捕蠅草連線，根據神經元的放電頻率就能誘導其肺葉閉合：
加入突觸，形成神經網路
但單個神經元對於生物體來說是沒有意義的，研究團隊的一位科學家表示：
神經元和突觸一起構成了大腦的基石。
於是，團隊也製造了人工突觸
OECSs
，全稱有機電化學突觸
（Organic ElectroChemical Synapses）
。
突觸與神經元採用相同的結構製造，透過在通道中施加柵極電壓脈衝，使人工突觸導電性可以長期增加：
透過實驗，研究人員成功證明了製成的人工突觸進行了赫布學習
（Hebbian theory）
：
即不再直接對神經元輸入興奮性電流，而是向突觸施加電壓，根據其突觸強度將其轉換為電流，從而調節尖峰頻率。
赫布學習是神經科學領域的一種理論，解釋了腦中的神經元在學習的過程中所發生的的變化，即：兩個神經元之間的連線強度會隨著活動的增加或減少。
神經元之間的連線強度控制著不同大腦回路的功能，這也是資訊編碼進入大腦的關鍵。
當然，也有不足。
我們大腦中的神經元之間的連線強度會根據活動而實時增強或減弱，但現在的人工突觸只能
不斷增強
，但不能減少。
如果這種神經元的連線強度不可逆，那也就無法形成有效的網路。
賽博朋克又一步
不過，在前往的複雜的人工製造的感覺和處理系統之前，這種研究至少點亮了第一步。
與捕蠅草連線併成功誘導的“閉合”動作，就證明了未來或許還能實現更加複雜的感測器檢測，與生物系統進行整合，促進植入式裝置的開發。
並且，這些人工神經元的電路是印刷在柔性基板上的，可以進行大規模的印刷，具有較高的製造產能。
軟體機器人、腦機介面，甚至賽博朋克中的人機結合，都是可想象的未來。
論文有兩位共同一作Padinhare Cholakkal Harikesh和Chi-Yuan Yang。
其中Chi-Yuan Yang為來自北京的華人科學家，博士畢業於北京大學，現是瑞典的林雪平大學科學與技術系的一名博士後。
論文：
https：//www。nature。com/articles/s41467-022-28483-6
參考連結：
［1］https：//futurism。com/the-byte/scientists-control-venus-flytrap-with-implanted-computer-brain
［2］https：//singularityhub。com/2022/02/25/scientists-created-an-artificial-neuron-that-can-make-a-venus-flytrap-Snap/
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