仿生人類神經元：智慧機器人的新突破

模仿人類運作過程的合成神經元，有望讓機器人變得更加智慧。有機電子學專家一直夢想著打造出人工設計的生物過程，像是感知系統之類的。然而，人類的感官依賴於一個由感覺神經元構成的適應性網路，這些神經元會對環境刺激做出反應並發出訊號，這使得有機電子學專家難以達成目標。

美國西北大學和佐治亞理工學院展開了一項新合作，為該領域開啟了新的可能性。他們創造出了一種新型的高效能有機電化學神經元（OECN），其反應頻率範圍與人類神經元相符。此外，團隊還設計了其他有機材料，將經過設計的神經元與人工觸覺受體和突觸整合在一起，構建出一個完整的感知系統，能夠實時感知和處理觸覺訊號。

這項研究成果發表在《美國國家科學院院刊》上，有望推動智慧機器人和其他目前因感測系統不如人類而受限的系統取得進展。西北大學工程學教授、論文第一作者姚瑤表示：「這項研究凸顯了有機電子學及其在彌合生物學與技術之間差距方面的重大進展。我們創造出了一種高效的人工神經元，它佔用空間小且具有出色的神經元特性。利用這一能力，我們開發出了一個完整的觸覺神經形態感知系統，以模模擬實的生物過程。」

西北大學文理學院化學教授託賓・J・馬克斯指出，現有的人工神經電路往往只能在狹窄的頻率範圍內發出訊號。他表示：「本研究中的合成神經元在發射頻率調製方面取得了前所未有的效能，其頻率範圍比現有的有機電化學神經電路寬50倍。相比之下，我們的裝置具有出色的神經元特性，是有機電化學神經元領域的一項先進成果。」馬克斯在有機金屬化學、化學催化、材料科學、有機電子學、光伏和奈米技術等領域都有研究。佐治亞理工學院材料科學與工程學院教授安東尼奧・法切蒂也是該論文的共同通訊作者，他同時兼任西北大學化學系的客座教授。

法切蒂表示：「這項研究首次展示了基於人工神經元的完整神經形態觸覺感知系統，它整合了人工觸覺受體和人工突觸。該系統能夠實時將觸覺刺激編碼成神經元的尖峰訊號，並進一步轉化為突觸後反應。」

這個研究團隊跨越多個系所，專門從事有機合成的研究人員製造出先進材料，電子裝置研究人員再將這些材料應用於電路設計、製造和系統整合。人腦擁有860億個隨時準備發出訊號的神經元，其龐大的網路使得感測系統難以複製。科學家們不僅受到設計尺寸的限制，而且在製造數量上也有所受限。研究團隊希望在未來的模型中進一步縮小裝置的尺寸，讓這個專案更接近於完全模仿人類的感測系統。