近日,西北大学研究团队在生物电子学领域取得重大突破,成功研发出一种柔性人工神经元,能够直接与生物脑细胞进行电信号“对话”。该研究成果发表在国际权威期刊《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上,为神经修复技术和低功耗人工智能硬件的开发开辟了新方向。
突破传统硅基芯片限制:研究人员利用二硫化钼(MoS2)纳米片与石墨烯导电墨水,通过气溶胶喷印技术在柔性基底上构建人工神经元。与传统硅基芯片中数十亿个固定且均质的晶体管不同,这种新型器件依靠聚合物在电流作用下的空间不均匀分解,形成动态导电细丝,能够产生单脉冲、连续放电及爆发式放电等多样电信号模式,精准模拟生物神经元复杂的动态电活动特性。
实现跨物种神经“对话”:研究团队与神经生物学家Indira M. Raman实验室合作,将人工神经元接入小鼠小脑切片。实验结果显示,人工神经元产生的电脉冲在时序和波形上高度匹配生物神经元,能够有效触发活体神经元的电活动,证明该器件具备优异的生物相容性。未来,该技术有望应用于视听觉修复、运动神经假体及脑机接口等领域。
应对人工智能能耗挑战:当前人工智能数据中心面临巨大的电力消耗和冷却压力,而人脑仅需极低功耗即可完成复杂信息处理。通过模拟人脑神经元的异质性和动态网络结构,这种新型柔性人工神经元有望大幅提升计算效率,同时显著降低人工智能的碳足迹,推动类脑计算硬件的发展。
原始研究:封闭访问。
Printed MoS2 memristive nanosheet networks for spiking neurons with multi-order complexity,作者:Shreyash S. Hadke等,发表在《Nature Nanotechnology》。
DOI:10.1038/s41565-026-02149-6