4月5日，日本科學(xué)家在神經(jīng)科學(xué)和人工智能領(lǐng)域取得突破，成功訓(xùn)練大鼠皮層神經(jīng)元自主生成復(fù)雜時(shí)序信號(hào)。這項(xiàng)研究由日本東北大學(xué)與未來(lái)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)共同完成，他們通過(guò)集成活體神經(jīng)元、高密度微電極陣列及微流控設(shè)備，構(gòu)建了“閉環(huán)儲(chǔ)備池計(jì)算”系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠無(wú)需外部輸入，自主學(xué)習(xí)和生成周期性及混沌波形，執(zhí)行AI計(jì)算任務(wù)。

技術(shù)核心在于利用PDMS微流控薄膜約束神經(jīng)元連接方式。研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)物理約束時(shí)，培養(yǎng)神經(jīng)元會(huì)形成高度同步化網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法學(xué)習(xí)目標(biāo)信號(hào)。因此，團(tuán)隊(duì)將神經(jīng)元胞體限制在128個(gè)微型微孔中，通過(guò)微通道連接，構(gòu)建了格型和分層兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)顯著提升了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)維度，將神經(jīng)元兩兩相關(guān)性從0.45降至0.12。測(cè)試結(jié)果顯示，格型網(wǎng)絡(luò)在所有目標(biāo)波形中表現(xiàn)優(yōu)異，系統(tǒng)能生成周期為4秒、10秒和30秒的正弦波、三角波及方波，并能逼近三維混沌軌跡洛倫茲吸引子，學(xué)習(xí)階段預(yù)測(cè)信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)相關(guān)性超過(guò)0.8。

盡管該技術(shù)展現(xiàn)了巨大潛力，但目前仍存在性能瓶頸。訓(xùn)練停止后，系統(tǒng)自主運(yùn)行時(shí)誤差增加，反饋環(huán)路約330毫秒的延遲限制了系統(tǒng)追蹤快速變化波形的能力。科研團(tuán)隊(duì)未來(lái)希望通過(guò)專(zhuān)用硬件降低延遲，擴(kuò)展其在腦機(jī)接口和神經(jīng)假體設(shè)備中的應(yīng)用。