贝壳、豆类和植物纤维制成的人工突触模仿人类大脑

一种新型全可降解人工突触为高性能环保人工智能开辟道路。研究人员正在构建一种能模仿大脑的类芯片装置，使用后可完全在土壤中分解。韩国蔚山国立科学技术研究院利用豆类、贝壳和植物纤维等材料，研制出全球首款全可降解人工突触。这项技术有望解决数字化时代电子垃圾激增与能耗飙升的双重危机。

蔚山国立科学技术研究院能源与化学工程学院的Hyunhyub Ko教授表示："我们的研究一举攻克了人工突触技术面临的超低功耗、稳定性、耐用性和可降解性等核心难题，朝着开发环保神经形态设备迈出重要一步——这类设备既能安全与环境交互，又能在完成任务后无缝消失。"

环保构成传统人工突触虽在人工智能领域前景广阔，但往往能耗较高，加剧了全球电子垃圾堆积问题。基于对可持续技术的迫切需求，该团队着手设计一种既能模拟大脑卓越功能又环保的人工突触。这项创新的结构设计采用天然可降解聚合物构成微型分层架构——犹如"微观三明治"，从贝壳和豆类提取的离子活性层包裹着由植物茎秆醋酸纤维素制成的中心离子结合核，蟹壳中的壳聚糖与其他天然提取物共同构成完整环保电路。

当电脉冲激活装置时，会释放模拟生物神经递质行为的钠离子。这些离子通过离子-偶极耦合锚定在内部界面，使突触在断电后仍能保留信息。通过稳定保持离子状态，该装置能触发"级联式"反应，有效模拟大脑形成短期与长期记忆的能力，从而展现多种形式的突触可塑性——这正是生物大脑学习与适应的核心机制。

卓越的记忆保持力令人惊讶的是，该装置的记忆保持时间可达近6000秒（约100分钟），成为目前报道中记忆保持最持久的可降解突触。能效是这项技术的显著标志，每个信号仅需0.85飞焦能量，比人脑单次事件消耗2.4-24飞焦的效率更高。这项超越生物基准的成就证明，可持续的天然硬件无需为性能牺牲能效。

环境友好性同样出色，每个组件都设计为可回归自然。离子活性层与离子结合层在土壤中仅需16天即可完全分解，最终不留任何有毒痕迹或持久污染。为验证实际应用潜力，团队甚至构建了具备基础反射功能的简易机器人系统。当人工突触检测到热量时，内部离子运动将信号放大，使机器手立即缩回，完美复现人类反应。

这项原型技术为新一代绿色电子设备铺平道路——它们能够学习、适应，并在完成任务后最终回归自然环境，有望推动下一代环保机器人、人工智能设备和神经形态技术的发展。

该研究已发表于《自然·通讯》期刊。

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