机器人真的要有意识了？日美澳研发金属神经网络，与人脑功能相似

人类的大脑是唯一的？意识的机制是无法理解的？虽然我们对神经元已经有了相当的了解，但对它们如何发挥作用，让人类产生意识，并传承知识和智慧的内在机制却一无所知，或者说根本就无从下手，人类大脑依然是这个宇宙中最神秘的有机物质。

然而，一个国际团队却进行了一项意想不到的研究，他们用银纳米线建立了一个类似大脑的神经网络，最关键的是，连形态及功能都有些相似，这个金属的神经网络具有类似人脑功能的记忆、学习、忘记、警觉和平静等相关电学特征，意识的奥秘真的有望解开？机器大脑即将诞生？机器人也可以学会思考了？

这项研究由日本国立材料科学研究所（NIMS）、澳大利亚悉尼大学物理学院、美国加州大学加利福尼亚纳米系统研究所共同开展。研究人员将大量银纳米线喷涂在厚度约1纳米的高分子聚合物聚乙烯吡咯烷酮（PVP）上，纳米线之间的连接形成了一个个可变的电阻元件，类似神经元之间的突触，构建了一个酷似人类大脑的复杂神经网络。

当科学家们将电压施加到这个网络中时，奇迹发生了，这些类似突触的纳米结，竟然和人类神经元的行为类似，似乎在“努力”寻找最佳的电流路径！研究人员检测了电流通路的形成、保持和失活过程，发现这些过程总是随着进程而波动，类似于人类大脑的记忆、学习和遗忘过程，观察到的时间波动也类似于大脑变得警觉或恢复平静的过程，甚至断电后也能保持长达60秒的“记忆”。经过经一步的研究，科学家们发现，纳米神经形态网络模拟的类脑功能是由网络中大量“突触”元素共同起作用以优化电流传输而发生的，换句话说，这是一个自组织和新兴动态过程的结果。

在神经形态的银纳米线系统中观察到的网络动力学特征，是不是和生物神经系统是一样的呢？研究人员认为，这是值得思考的，尤其是他们总能观察到一个连续波动的状态，就好像系统需要不断地振荡，在相空间中寻找一个保证长期稳定的解决方案。一些数据也在人类大脑测量的数据中观察到，比如幂律斜率的变化。有人认为这种混沌边缘状态不仅是大脑的最佳状态，而且是意识存在的必要条件。

研究人员正在利用这种纳米线神经材料开发类似人脑的存储设备，希望这种设备能够比现有计算机更快更优地处理数据，并促进我们对大脑信息处理机制的理解。如果纳米状态下的金属丝，随随便便就拥有了神经元的特性，人类大脑还有什么神秘的呢？不好再细想下去了。

这项研究发表在2019年10月17日《自然-科学报告》上。

论文：https://www.nature.com/articles/s41598-019-51330-6

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