日前，科学家利用人工智能(AI)系统试图复制在自然界中观察到的生物机制和行为，这方面的一个关键例子是电子突触(e-synapses, e-synapses)，它试图复制神经细胞之间的连接，使电或化学信号能够传输到人体的目标细胞，即突触。在过去的几年里，研究人员使用单一的物理设备模拟了多功能突触功能。这些设备很快就能在机器上实现高级学习和记忆功能，模拟人脑的功能。新研究提出了用于模式识别的灵活、透明甚至生物兼容的电子设备。
这可能为新一代可穿戴和可植入突触系统铺平道路，然而，这些“隐形”的电子突触也有一个明显的缺点：它们很容易溶解在水中或有机溶液中，这对于可穿戴应用来说远非理想。
为了克服这一限制，上海复旦大学研究人员已经着手开发一种新的稳定、灵活和防水的突触，适合在有机环境中应用。在英国皇家化学学会《Nanoscale Horizons》上发表这项研究中，复旦大学的科学家们概述了其研究成果。
提出了一种新的，完全透明的电子设备，可以模拟基本的突触行为。如配对脉冲促进(PPF)、长期增强/抑制(LTP/LTD)和学习-遗忘-再学习过程。在目前的工作中，首次展示了一种基于全透明电子设备的稳定防水人工突触，适用于有机环境中的穿戴应用。研究人员研制的这种柔性全透明防水装置，在可见光范围内的透光率约为87.5%，取得了显著的效果。它还能够在弯曲状态下可靠地复制LTP/LTD过程。
LTP/LTD是影响突触可塑性的两个过程，分别导致突触强度的增强和降低。研究人员将它们浸泡在水中和五种常见的有机溶剂中超过12个小时，以此测试它们的突触。发现功能有6000个尖峰，没有明显的退化。研究人员还利用电子突触开发了一个设备到系统级的模拟框架，实现了92.4%的手写数字识别准确率。该设备在550纳米波长下显示出87.5%的良好透明度，在半径为5mm时具有灵活性。
模拟典型的突触可塑性特征，包括EPSC/IPSC、PPF和学习-遗忘-再学习过程。此外，即使在水中和有机溶剂中浸泡超过12小时，电子突触在扁平和弯曲状态下也表现出可靠的LTP/LTD行为。这个复旦大学研究小组提出的装置是第一个“隐形”防水电子突触，可以在有机环境中可靠地工作，不会受到任何损伤或损坏。在未来，它可以帮助开发新的可靠大脑神经形态系统，包括可穿戴和可植入设备。
(审核编辑: 林静)