用量子材料打造人工腦 邁向更高效的智能未來

當我們提到大腦時，你能想到什麼？其實人腦本身就像是一台「超級電腦」，包含數十億神經元，這些神經元可以通過「突觸」相互交流，在我們大腦中形成一個巨大的社交網絡。不過，要模擬大腦的功能可不是一件簡單的事情，但這並沒有阻止加利福尼亞大學研究團隊的腳步！

這個研究團隊在第一階段就成功地模擬了大腦的單個元素（神經元和突觸）的行為。他們不僅探索了電極之間的「電刺激」，還研究了這種刺激對其他電極的影響。這種刺激可以比喻成我們的神經元之間的「閒聊」，這種交互被稱為「非局部性」，而那些可以模仿大腦功能的新設備，就像是我們自己的「迷你大腦」。

整件事情要追朔到2020年上旬，就當Covid-19流行時，位於加利福尼亞大學的實體實驗室關閉了，但並沒有阻止科學家們的研究。他們繼續利用電腦模擬，像是在虛擬世界中進行實驗，探究大腦中的神經元和突觸是如何運作的。經過模擬測試後，他們發現在理論上是可行的！而當實驗室重新開放後，這個虛擬實驗也就順理成章變成了真實的設備。

這些科學家們用一種薄薄的量子材料（鎳酸鹽膜，一種電子性質豐富的量子材料陶瓷）作為基底，然後像是在蛋糕上加上裝飾那般，放入了氫離子和金屬導體。每當有電流流入時，氫原子就會像是跳舞一樣，移動到特定的位置——機制跟大腦裡的記憶一樣，這個設備可以記住這個「舞蹈」的步伐。這樣一來，科學家們就可以像是調整舞蹈動作一樣，微調這些離子的位置，讓電流有更多的路徑可以流動。

這樣的研究為製造像大腦一樣的電腦開辟了新的可能性。不僅能夠高效地處理複雜的信息，而且還能保持低能量消耗，也為人工智能和機器學習的發展將帶來革命性的變革。此篇研究刊登在最新一期的《奈米通訊》（Nano Letters）。

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參考論文：

1.Spatial Interactions in Hydrogenated Perovskite Nickelate Synaptic Networks.《Nano Letters》

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