人工神经元更进一步，记忆存储已经成为现实。
科学家构建了合成脑细胞的关键部分，可以在毫秒内保留记忆。这项成就可能会使类似大脑的计算机在未来成为现实。
这些合成的关键部分使用离子来产生电信号――与我们大脑中的神经元传输信息的方式相同。
现在的电脑可以做很多不可思议的事情，但是要靠高能耗。相反，人类的大脑效率极高――大约两根香蕉提供的能量可以支持其日常工作。科学家推测，如果我们能制造出像人脑一样的计算机，计算机的能耗将会大大降低(尽管这背后的机制尚不清楚)。复制人脑生物机制的一种方法是像大脑一样用离子产生电流。
人工神经元
在8月6日发表在《科学》杂志上的这项研究中，来自法国巴黎国家科学研究中心的研究人员构建了一个人工神经元的计算机模型。像大脑中的神经元一样，这种模型可以使用电信号来传输信息。研究人员通过薄层水传输离子，以模拟真实的离子通道；通过这种方式，这些人工神经元可以产生与大脑中神经元相同的放电。目前，在一项正在进行的未发表的工作中，他们甚至用这些离子通道建立了一个固体模型。
在更详细的层面上，研究人员构建了一个系统来模拟动作电位的产生(动作电位，即神经元的电发放活动，是大脑行为的基础)。细胞膜在神经元产生动作电位前处于静息电位(静息电位时，细胞膜极化，膜电位内负外正)。当刺激导致阳离子流入细胞时，细胞膜去极化。当去极化达到阈值时，电压门控离子通道会打开，让更多的阳离子进入细胞，然后在膜电位达到最大值后复极(在向静息电位极化的过程中可能会超过静息电位的绝对值，称为超极化)。这个过程持续几毫秒。
为了模拟电压门控离子通道，研究人员在两个石墨烯层之间模拟了薄水层。在模拟中，研究人员用一个水分子、两个水分子和三个水分子的厚度来模拟水层，并将水层表征为准二维狭缝*。博凯指出，研究人员之所以使用二维环境进行模拟，是因为粒子在二维环境中受到的影响更大，会表现出与三维环境完全不同的性质。研究人员认为这两个特征可能对他们的实验有帮助。
“在物理学中，二维是不寻常的，”博凯说，“所以你可以期待一些新的发现。”
在对该模型进行计算机模拟测试的过程中，研究人员发现，当对离子通道施加一定的电场时，水中的离子会形成蠕虫状结构；当施加更强的电场时，这些结构会足够缓慢地分解，留下某种记忆(或者关于这个长结构的某种信息)。
当研究人员将两个人工离子通道与一些其他组件连接起来进行模拟时，他们发现这种模型可以产生类似于动作电位的放电，它还可以“记住”同一属性的两种不同状态――一种离子电导率高，另一种电导率相对较低。在这个模拟中，离子状态的记忆保持了几毫秒。这几乎是真实神经元产生动作电位并回到静止状态所需要的时间。对于离子来说，这已经是一段很长的时间了，因为它们的活动时间尺度通常在纳秒级甚至更短。在真实神经元中，动作电位相当于神经元的细胞记忆；我们的大脑通过打开和关闭离子通道来创造这样的记忆。
“最终，我们得到的模型与现实中的记忆非常相似，但这种现象背后的机制却非常不同。”博凯说。
组装“记忆”
这种新型号是基于一种叫做“记忆电阻器”的电子元件。它有一个独特的功能:它可以保留过去活动的信息。但是，现有的记忆电阻器并不像人脑那样以液体为活动基础。
“我和学术界其他人用的记忆电阻都是典型的浓缩记忆电阻。”乔治华盛顿大学计算机工程系助理教授吉娜·亚当(Gina Adam)表示，她没有参与这项研究。她补充说，这项新研究中的液体记忆电阻器“非常有前途和有趣”。
她还指出，这项研究可以帮助科学家更好地理解大脑处理信息的过程，并开发类脑计算的新理论——尽管我们距离实用的类脑计算机可能还有很长的路要走。
博凯说，他和曼彻斯特大学的合作者用计算机模拟了人工突触(神经元之间传递电信号的部分)。这项技术的应用使他们的理论得以付诸实践，他们已经开始了人工突触的实验。
“这就像一个游乐场，非常令人兴奋，”博凯说。“现在我们可以主动探索这些东西了。”
