脑芯片:扩展大脑的内存 把人当做机器

2014-06-18 18:40:39来源: 电脑报

    1748年,法国哲学家拉·梅特利匿名出版了一本书,名叫《人是机器》。在这本书里他提出了自己的观点:“人的身体是一架钟表……不过这是一架巨大的、极其精细、极其巧妙的钟表。”他甚至认为,人的意识和记忆也可以用机械的方式来解释,人类思考的本质是“无数的语词和形象在脑中形成的无数痕迹”。持这种机械主义观点的人并不罕见,而尝试将人脑的各种功能与机械对应起来的尝试更是屡见不鲜。

  把人当做机器

  计算机和人都可以视为一个物理符号系统,都具有六种功能:输入符号、输出符号、存储符号、复制符号、通过找出各符号间的关系建立符号结构、以及根据已有符号继续完成活动过程。

  换言之,人和计算机是可以相互模拟的。在给出了足够精确的描述之后,人的任何行为都可以用计算机计算到任意精确的程度。或者说,人类大脑的活动机制在本质上是可以理解的,虽然我们直到目前还没办法完全理解它;人的任何脑功能都可以被计算机芯片实现,虽然似乎那一天还遥遥无期。

  但是我们总可以从一些比较简单的部分开始,例如对信息或经验的记忆。这种记忆和计算机的存储很相似,也可以分成三个阶段:编码、存储和检索。虽然我们不是很确定那些持续一生的长期记忆是如何存储并检索的,但是我们已经可以回答关于记忆的一部分问题。

  在人脑中,有一个形状颇似海马的小部分,被叫做海马体、海马区或海马回,主管我们的近期记忆。它能够将短时间内的记忆鲜明地保存起来,方便快速存取,也能够将这些短期记忆转化为长期记忆。日常生活中的短期记忆都储存在海马体中,如果被反复刺激的话,就会将其转存入大脑皮层,转成永久记忆。

  我们可以将海马区理解为内存,而将大脑中的长期记忆理解成硬盘。就像内存在断电后会迅速失去内容一样,海马区中存储的来自各种感官和大脑内部的信息也会很快地消失,为接踵而来的信息留下存储空间;而如果有意强化——比方说不断地重复的话——它们就会在让大脑中其他部位的神经元长出突触,形成持久的网络,从而变成牢固的长期记忆。

  神奇的脑芯片

  显然,如果海马体出了问题,人脑就像是台坏掉了内存的计算机。短期记忆无法生成,或者短期记忆无法转化为长期记忆,人们就会始终停留在大脑出问题前的那一刻,如化石般伫立于时间之河中,一切经历都好似过眼云烟。许多原因都可能导致出现这种情况,而人们一直束手无策。

  直到2003年。再经过十年的研究之后,美国加州的一组科学家宣布开发出了取代海马体功能的硅芯片,并且在小鼠脑切片上取得了不错的效果。

  事实上,人们并不知道海马体对信息编码的机制,因此只能模拟其行为——用不同的电信号刺激小鼠的海马体切片,看看它能输出什么样的电信号;然后将这些切片的行为组合起来。

  进行了上百万次的实验后,研究人员建立了海马体在各种不同条件下工作的模型,将其编程到芯片中,用它模拟出海马体的电信号。结果还算令人振奋,最少在脑切片上是这样。但是这只是第一步;要想把这种技术应用在人体身上,还有很长的路要走。只有在经历了活体小鼠、猴子以及其他和人更相近的动物,最后才能应用到人身上。而且这块芯片还不能植入脑中,它只能附在头盖骨上,用两组电极分别连接海马体的“输入”和“输出”端,模拟海马体接收和产生的电信号,而绕过出了问题的海马体。

  到今天,为了这个目标,他们已经努力了二十年。在这块芯片之后,他们花了十年时间在动物身上做实验,终于充分地证明了脑信息可以通过芯片的电信号来复制。现在他们正在进行最后的测试,希望能够在未来五到十年内,将这类可以取代海马体的芯片植入人脑,来大幅提高人脑的记忆力。

  显然,一开始的时候,这种技术将会用于帮助那些脑神经受损的病患,例如中风、帕金森氏症或者阿尔茨海默氏症患者。特别是最后一种——阿尔茨海默氏症即老年痴呆症,在今天70岁以上的人口中,这种将人拖回过去的可怕疾病已经有了超过20%的发病率,并且有逐步走高的趋势。而现代人的平均寿命依然在提升,为了避免老景凄凉,在脑中植入一块芯片看来也不算什么过分的事情。

  但是它的潜在用途显然并不仅仅如此。传统上我们的学习需要经过多次重复过程,需要在刚好快要遗忘的时候强化自己的记忆,一次次地花时间阅读那些曾经看过的东西。当芯片可以取代或增强海马体的时候,也许我们就可以让这块硅制芯片自行工作,自动重复曾经接受过的刺激,自动将看过的东西转化成长期记忆——当过目不忘的能力成为商品时,我们的世界又会变成怎样?

关键字:芯片  扩展  大脑  内存

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2014/0618/article_4816.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
芯片
扩展
大脑
内存

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 医学成像 家庭消费 监护/遥测 植入式器材 临床设备 通用技术/产品 其他技术 综合资讯

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved