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韓國三所大學研發出一種人工神經元模擬人類對外界刺激的有意識反應

藝術家對神經元的印象是什麼樣的?

一個簡單的人工神經系統能夠模仿人類對光的反應方式,學會執行基本任務,這個原理可以用來製造更有用的機器人和假肢。

當人類面對外界的刺激,如熱或光,可以迅速和自動的反應-想想你的手是如何從炎熱的表面撤回,或你的腿彈起來時,輕拍膝蓋。這些都是無意識的反應。但是有意識的反應,比如接球,必須透過反覆的刺激來磨練。

韓國三所大學的研究人員開發了一種人工系統,能夠模擬對外界刺激的有意識反應。它由光電二極體(將光轉換為電訊號)、電晶體(充當機械突觸)、人工神經元電路(充當系統的大腦)和機械手組成。

當光電二極體探測到光時,它透過電晶體發出一個電訊號,說明光是亮的。這個訊號被傳送到人工神經元電路。在那裡,資訊被接收,然後電路學習如何響應訊號,向它控制的機械手傳送命令。

在開啟燈的同時,在光電二極體處開始整個過程,一個球從手上方落下。這個想法是為了讓這個小玩意兒學會如何快速地用杯狀的手接住球。

這個過程類似於我們的眼睛透過突觸向大腦傳遞電訊號的方式,然後大腦轉換這些訊號,決定一個動作過程,並向肌肉發出運動指令——所有這些都在幾分之一秒內完成。

在實驗的早期階段,這個系統的大腦在將光訊號轉化為決定用杯子託手的過程中很慢。在“學習”如何做出反應之前,系統花了2。56秒。在它被反覆暴露在光訊號下,並留出時間來處理要做的事情之後,這個時間減少到0。23秒。研究人員說,人工神經系統模擬的是有意識的生物反應。

這個系統並不是第一個試圖模仿人類對外界刺激的生物反應的系統。2018年的一篇論文詳細描述了在面板內重建感覺神經元的嘗試,而2019年的一篇論文則專注於人工突觸的發展。這篇論文的一位作者甚至用人工神經系統來控制蟑螂的肢體運動。

這類研究的目標之一是幫助患有神經疾病的人重新控制他們無法像以前那樣迅速控制的器官和四肢。

英國謝菲爾德大學(universityofsheffield)的喬納森•艾特肯(jonathanaitken)說:“這種裝置的執行顯示出巨大的前景,特別是在人類輔助任務中,或者在基於人類運動的機器人系統訓練中。”

艾特肯認為,該系統可以與可穿戴裝置相結合,跟蹤人們如何移動,從而創造出經過訓練的具有類似行為方式的機器人。例如,它可以讓機器人完成需要對外部環境做出反應的手動任務。

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