【鐳射類比生物神經元利用光】

明道

【鐳射類比生物神經元利用光】

 

鐳射照亮了很多類似的神經元

從半導體薄層建立了極小的鐳射可以行為就像生物神經元，一群法國物理學家。

團隊已經表明可以使其"布裡特"鐳射火只有當它的輸入變化，一些最小的數額，就像一個神經元。

此外必須把連續觸發裝置的好在也是生物神經元的一個關鍵特徵的時間分離。

人類的大腦由大約 1000 億神經元，其中每個接收來自其他神經元通過數以千計的小路口稱為突觸電氣信號組成。

當其突觸信號總和超過了一些門檻值時，一個"神經元"通過向大量的其他神經元發送一系列的電壓尖峰。

因此，神經元是"激動": 低於某一輸入閾值系統的輸出是非常小的和線性的但在閾值以上就大和非線性。

重新創建大腦

科學家們一直試圖建造巨大處理能力的大腦，它有能力在現有數位電腦有沒有平行的理解就可以重新創建的人工神經元。

很多這種努力已集中在矽電路，雖然幾個團體已經探索了更新穎的方法，如利用超導器件稱為約瑟夫森結 (請參閱"超導體可以類比大腦"的那個).

最近的工作完全沒有採用電子，反而依靠光學。

Sylvain 鮑爾鮑伊和光子與納米結構巴黎郊外 CNRS 實驗室的同事們使用所謂的布裡特鐳射。

圓筒形的裝置測量只是 10 微米高和幾個微米，包括交替層半導體材料襯底上生長。

這些圖層創建由兩個平行的鏡子和低強度的光吸收時的高強度透光區域有界的鐳射介質。

快速射擊

為了證明它的神經元樣品質，研究者 794 nm 二極體陣列鐳射光泵設備，然後激發它進一步 800 毫微米鈦藍寶石鐳射。

使用單個脈衝從後者，他們是 nanojoules 的能夠證明興奮性，射擊只有當暴露在有上千萬脈衝的設備。

這發生在僅僅 200 皮秒的時間尺度。

這使得人工神經元及其生物或電子的同行，有按毫秒的回應時間都比也快得多。

使用成對的脈衝鈦寶石鐳射，鮑爾鮑伊和他的同事們然後能夠證明他們模仿神經元第二個基本屬性： 在解雇事件之間的時間間隔最小。

沒有這種差距，說明鮑爾鮑伊，一個神經元的活動可以變得紊亂，噪音觸發其他豆類。

他們發現該設備只有一次發射時受到兩個輸入脈衝間隔小於 150 ps 分開 — — 這段時間間隔被稱為"絕對不應期"。

研究者還發現該裝置具有"相對難治性期"，發生在 150 至 350 ps 後，第一個脈衝交付之間。

在這時間期間，由此產生射擊是弱，需要更強的觸發器，比需要後 350 ps 裝置觸發就像它在初始的脈衝回應時。

系統具有 '記憶'

鮑爾鮑伊說："這個相對不應期了從來沒有過在光學系統中，"。

"它的觀察是狀態的有趣，因為它強制使用生物神經元與類比，因為它表明該系統具有其以前 '記憶'。"

鮑爾鮑伊指出科學家們仍然"很遠"是從建築能夠模仿大腦的功能，因為，他說，這是不可能減少所有神經元于單一的模式，因為神經元和大腦中的連接的數目遠遠超出當前的技術能力的電腦。

但他補充說他的小組的設備優點是小和容易耦合，潛在地允許小的神經元網路的建設。

研究結果發表在物理評論快報.

關於作者

愛德溫 · 裡奇是一個總部設在羅馬的科學作家

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2014%2Fmay%2F19%2Flaser-mimics-biological-neurons-using-light