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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同的仿生神经元
研究人员利用细菌生长的蛋白质纳米线制造了低电压仿生神经元，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们开发出一种人工神经元，其电活动与天然脑细胞非常接近。这项创新建立在团队早期使用由产电细菌制造的蛋白质纳米线的研究基础上。这种新方法有望开辟出以生物系统般高效运行的计算机，甚至可以直接与生物组织连接。
"我们的大脑处理着海量数据，"该研究的首席作者、麻省大学阿默斯特分校电子与计算机工程系研究生Shuai Fu说，"但其功耗非常非常低，尤其与运行像ChatGPT这样的大型语言模型所需的电力相比。"
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。仅大脑就包含数十亿个神经元，这些特化细胞在全身发送和接收电信号。完成诸如写故事之类的任务，人脑仅消耗约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。
工程师们长期以来一直致力于设计更节能的仿生神经元，但将其电压降至与生物水平相匹配一直是一个主要障碍。该论文的资深作者、麻省大学阿默斯特分校电子与计算机工程副教授Jun Yao说："先前的人工神经元版本使用的电压是我们所创造的神经元的10倍，功耗也是10倍。"因此，早期的设计效率要低得多，也无法直接与对更强电信号敏感的活神经元连接。
"我们的神经元仅记录0.1伏特，这与我们体内的神经元电压大致相同，"Yao说。
Fu和Yao的新型神经元有着广泛的应用前景，从以更高效的生物启发原则重新设计计算机，到能够直接与我们身体“对话”的电子设备。
"我们目前有各种可穿戴电子传感系统，"Yao说，"但它们相对笨重且效率低下。每当它们感应到来自我们身体的信号时，都需要对其进行电放大，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，但使用我们低电压神经元构建的传感器可以完全省略任何放大步骤。"
该团队新型低功耗神经元的秘密原料，是利用神奇的Geobacter sulfurreducens（产硫微生物）合成的蛋白质纳米线，这种细菌还具有产生电力的超能力。Yao和他的同事们已经利用这些细菌的蛋白质纳米线设计了一系列非常高效的设备：一个由汗水驱动的生物薄膜，可以为个人电子设备供电；一个可以嗅出疾病的“电子鼻”；以及一个几乎由任何材料构成的设备，可以从空气中收集电能。
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·斯隆基金会的资助。
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