前沿科技之化學計算機可模擬神經元

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據英國媒體報道，作為一項國際合作的組成部分，一項具有發展前景的舉措已經啟動，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”融合了最近發現的化學系統屬性，能夠成為工程師的一支重量計算力量。
# W7 C* n% [2 N( u) ]開辟全新應用領域
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研究小組采取的舉措是模擬大腦中神經元的一些活動。這項耗資180萬歐元(160萬英鎊)的項目將持續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，將利用穩定的自發形成 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元活動類似。

* k. z8 L+ V2 G& ]' Y2 J項目合作者、南安普敦大學的克勞斯-彼得·扎內爾表示，這一項目的目標是研制出較常規計算機相比更為出色的計算機，具備在新環境下進行計算處理 的能力。扎內爾博士在接受英國廣播公司新聞頻道采訪時說：“我們正在研發的這種濕潤信息技術不可能在近期內在商業軟件上得到應用。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細胞生物化學狀態 發揮作用的智能藥物。”
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! d- }& H2 e* x, Q脂質與液體

研究小組的舉措立基于兩個至關重要的想法。首先，單個細胞被自發封裝入細胞液體“內臟”的脂質形成的壁包裹。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層相遇時，一種蛋白質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，細胞內部將發生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。出于大量原 因，這種反應表現出與眾不同的一面。

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，阻止信號未經檢驗便穿過任何 相互連接的細胞。類似這樣的獨立系統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，表現出與神經元類似的特性。
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+ w% P! ^& ^/ X1 }4 g扎內爾說：“每一個神經元就像是一臺分子計算機。我們采取的方式就是模擬神經元，是一個非常天然的過程。神經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，因此可以產生一個新信號。”化學信號的這種傳播方式——在不起反應期內停留在一個給定細胞內部——意味著 細胞能夠形成功能與大腦類似的網絡。

真正的機會
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: y3 K- U3 B* Y! Q* [9 S5 q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。”
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1 L% r1 N/ l+ ?: S7 D* A  ~0 L目前，研究小組正加緊努力，證明這一想法具有可行性。扎內爾說：“這一項目將在2月1日正式啟動。我們已將一些脂質送到波蘭合作者手上。由于他 們已經證明脂質層具有穩定性，對于將會發生什么，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。