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普林斯顿造出活体脑细胞计算机,功耗仅AI的百万分之一

2026-04-25 00:34 | Tom's Hardware ...

想象一下,一台计算机用真实的脑细胞来运算。这不是科幻电影的情节,而是普林斯顿大学研究人员刚刚公布的成果。他们创造了一个三维的神经网络装置,将活体脑细胞与嵌入式电子元件无缝融合,成功实现了模式识别等计算任务。更令人震惊的是,这台生物计算机的功耗仅为当前AI系统的百万分之一。

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从二维到三维,脑细胞计算的新突破

科学家们早就尝试过用脑细胞做计算。此前的方法通常是在培养皿中培养二维的细胞层,或者制作三维的细胞团块,然后从外部探测和监控它们的活动。但普林斯顿团队这次玩出了新花样——他们构建了一个由微观电线和电极组成的3D网格,用一层薄薄的环氧树脂作为支撑,然后将数万个神经元培养在这个网格上,形成一个庞大的三维神经网络。这个网格不仅充当了支架,还实现了前所未有的精细度,让研究人员能够记录和刺激神经元的电活动。

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经过长达六个月的观察,团队见证了网络如何发育,测试了加强或削弱关键神经元之间连接的技术,最终训练出一个算法来识别重复出现的脉冲模式。在测试中,系统成功区分了两种不同的模式,验证了其计算能力。

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AI的能耗瓶颈,活体脑细胞来解?

这项研究的初衷是探索神经科学的基础问题,但研究人员很快意识到,它可能成为解决AI能耗问题的钥匙。团队成员、电子与计算机工程助理教授Tian-Ming Fu指出,AI在不久的将来面临的最大瓶颈就是能源。他说:“我们的大脑在执行类似任务时,消耗的能量仅为当今AI系统的百万分之一。” 如果能够揭示大脑节能的秘密,并将其复制到计算系统中,将彻底改变AI的能耗格局。

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论文第一作者Kumar Mritunjay补充道,这项技术不仅有助于揭示大脑的计算秘密,还能帮助理解和治疗神经系统疾病。想象一下,未来的计算机可能不再是冰冷的硅芯片,而是由活体神经元构成的有机系统——它们能像人类大脑一样高效、自适应,同时消耗极少的能量。

极客视角:活体计算机的现在与未来

当然,我们离真正用脑细胞驱动笔记本电脑还有很长的路要走。目前的装置还处于实验室原型阶段,只能完成非常简单的模式识别任务。但它的意义在于证明了概念:活体神经元与电子元件的混合系统是可行的,而且潜力巨大。

从技术角度看,普林斯顿团队最大的创新在于那个3D电子网格设计。它解决了以往研究中无法精细操控和监测神经元活动的难题,为未来的脑机接口、神经假体和类脑计算提供了新思路。可以预见,随着技术的迭代,这类生物计算设备将逐步承担更复杂的任务,甚至可能在某些特定领域(如模式识别、感知处理)超越传统计算机。

这项研究发表在《自然·电子学》期刊上。对于科技爱好者来说,它提醒我们:当AI在追求更大模型、更多算力时,大自然早已给出了一个更优雅的解决方案。也许,未来的计算机就藏在我们的脑子里。