人类大脑需要惊人少的能量就能适应环境、学习知识和进行模糊识别，而且大脑拥有较高的识别能力和智力，而且能够执行复杂的信息处理工作。大脑神经回路的两个关键特征就是“突触的学习能力”和“神经脉冲”。
随着大脑科学的发展，大脑的结构已经逐渐被人们揭开，但是仍然由于其太过复杂而无法完全进行模拟。科学家们已经尝试通过简化的神经回路和能够模拟部分大脑机制的设备来复制大脑功能。
近日，日本九州理工学院和大阪大学的一个联合研究团队借助传导原子力显微技术（C-AFM），对单壁碳纳米管（SWNT）各种分子和粒子交叉点的电流精准控制进行了研究。研究人员发现，单壁碳纳米管上吸收的多金属氧酸盐分子（POM）中产生了负微分电阻。这就表明一种不稳定的动态不均衡状态发生在分子结点中。
除此之外，研究人员已经创建了一种极其稠密的随机SWNT/POM分子网络神经形态设备，它能够自发产生一种类似于神经元脉冲的电子脉冲。POM借助金属原子和氧原子构成了一种三维框架。与普通的有机分子不同，POM能够在单分子中存储电荷。在这项研究中，研究人员认为，这一神经形态网络中产生的脉冲和负微分电阻是由分子结中的不均衡电荷动力学引发的。
因此Megumi Akai-Kasaya带领的这个联合研究团队引导这种由POM分子复合而成的随机分子网络模型进行仿真计算。研究人员也已经证实，这种分子模型很可能成为成为一种储备池运算设备的组件。科学家们已经将储备池运算视作新一代的人工智能技术。他们的研究结果已经发表在《自然通讯》杂志上。
研究的首席作者Hirofumi Tanaka称：“我们研究的意义在于借助纳米分子材料复制大脑的部分功能。我们也已经证实了自由分子网络本身能够成为神经形态人工智能的可能性。”研究团队预计他们的研究成果将为未来的神经形态设备的研发带来巨大的贡献。
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