加州大学洛杉矶分校的科学家James Gimzewski和Adam Stieg是一个国际研究团队的一小组，该小组在日本国立材料科学研究所的研究人员的带领下，创建了一种实验装置，该装置具有类似于人类大脑某些行为的特征- 学习、记忆、遗忘、清醒和睡眠。
装置如图右，图左为电镜显示的该装置神经元状纳米银线
研究人员研究的装置由缠结的纳米银线制成，平均直径仅为360纳米。纳米银线涂在约1纳米厚的绝缘聚合物中。
纳米银线被允许在硅晶片上随机自组装，形成高度互连的结构，这些结构与形成新皮层的结构非常相似，新皮层是大脑的一部分，具有较高的功能，例如语言、感知和认知。
PVP包覆的Ag纳米线和纳米线网络的形态和结构特性
纳米线网络与常规电子电路不同的一个特征是，流经纳米线网络的电子会改变网络的物理结构。在研究中，电流导致银原子从聚合物涂层内部迁移，并在两条纳米线重叠的地方形成连接。该系统大约有1000万个这样的连接点，类似于脑细胞连接和交流的突触。
研究人员将两个电极连接到类似于大脑的网格上，以观察网络的运行情况。他们观察到“紧急行为”，这意味着网络显示的整体特征不能归因于组成它的各个部分。这是使网络类似于大脑并将其与常规计算机区分开的另一个特征。
PVP-Ag纳米线网络中固定电压超阈值激活的动力学
在电流流过网络后，在某些情况下，纳米线之间的连接会持续长达一分钟，这类似于大脑的学习和记忆过程。其他时候，充电结束后，连接突然关闭，模仿了大脑的遗忘过程。
在其他实验中，研究小组发现，当流入的功率较少时，该设备所表现出的行为与神经科学家使用功能性MRI扫描拍摄熟睡者的大脑图像时所看到的行为相对应。随着功率的增加，纳米线网络的行为与唤醒大脑的行为相对应。
PVP-Ag网络的内存保留动态
由于它们与大脑的内部工作原理相似，因此未来基于纳米线技术的装置也可以具有大脑处理信息的能效。人脑的工作功率大致相当于20瓦白炽灯泡所使用的功率。相比之下，执行劳动密集型任务的计算机服务器所消耗的功率大得多。
资料来源：《科学报告》：《Emergent dynamics of neuromorphic nanowire networks》
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