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原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251013040335.htm
原文作者：University of Massachusetts Amherst
科学家制造出与真实神经元功能相似的人工神经元
研究人员使用细菌生长的蛋白质纳米线制造出低压人工神经元，实现了与生物系统的直接通信。
麻省大学阿默斯特分校的工程师开发出了一种人工神经元，其电活动与天然脑细胞非常相似。这项创新建立在团队早期使用由产电细菌制成的蛋白质纳米线的研究基础上。这种新方法有望为以仿生、更高效的原理运行的计算机铺平道路，甚至可能直接与生物组织连接起来。
麻省大学阿默斯特分校电气与计算机工程专业的学生、该研究的首席作者Shuai Fu表示："我们的大脑处理海量数据，但它的功耗非常非常低，尤其与运行像ChatGPT这样的大型语言模型所需的电量相比。"
人体以惊人的电效率运行——比典型的计算机电路效率高出100多倍。仅我们的大脑就包含数十亿个神经元，这些是向全身发送和接收电信号的特化细胞。完成像写故事这样的任务，人脑只需消耗大约20瓦的功率，而大型语言模型完成同样的事情可能需要超过一百万瓦的功率。
工程师们长期以来一直致力于设计更节能的人工神经元，但将电压降至与生物水平相匹配一直是主要的障碍。该论文的资深作者、麻省大学阿默斯特分校电气与计算机工程副教授Jun Yao说："我们之前的人工神经元版本使用的电压是我们目前这个的10倍，功耗是其100倍。"正因为如此，早期的设计效率要低得多，而且无法直接与对较强电信号敏感的活体神经元连接。
Yao说："我们的神经元仅记录0.1伏特的电信号，这与我们身体内的神经元水平大致相同。"
Fu和Yao的新型神经元具有广泛的应用前景，从沿着仿生原理重新设计计算机，到能够直接与我们身体“对话”的电子设备。
Yao说："我们目前有各种各样的可穿戴电子传感系统，但它们相对笨重且效率低下。每当它们感知到身体发出的信号时，都必须将其进行电放大，以便计算机进行分析。这个中间的放大步骤增加了功耗和电路的复杂性，但使用我们低压神经元构建的传感器则完全可以省去任何放大步骤。"
该团队新型低功耗神经元的秘诀在于一种蛋白质纳米线，它是从非凡的硫还原地杆菌 (Geobacter sulfurreducens)中合成出来的，这种细菌还具备产生电力的超能力。Yao与多位同事利用该细菌的蛋白质纳米线设计了一系列非凡高效的设备：一个由汗水驱动、可为个人电子设备供电的生物薄膜；一个可以嗅探疾病的“电子鼻”；以及一个几乎可以用任何材料构建的、可以从空气中收集电能的装置。
这项研究得到了陆军研究办公室、美国国家科学基金会、美国国立卫生研究院和阿尔弗雷德·P·斯隆基金会的支持。
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