作者：库珀

20 世纪 80 年代 ，美国计算机科学 家卡弗·米德在一篇论文中提 出 了 “神经形态工程”一词 。

他花了 40 多年的时间，想要开发出一个可以模拟人体感官和处理机制（比如触觉、视觉、听觉和大脑思维等）的分析系统。 如今，虽然许多人还不太熟知什么是神经形态计算技术，但对基于这些系统理论的更广义的技术——人工智能——却并不陌生。 近年来， 许多智能芯片的架构，都在受到神经形态计算研究的影响，进而产生不少旨在实现神经元级计算能力的硅架构，通过神经形态优化计算策略。

放眼未来，脑机接口技术是一种典型的神经形态工程应用，科学家需要将人工神经形态设备与生物系统集成在一起，从而修复和增强人体功能。 但是， 由于人工神经形态设备通常生物相容性差、电路复杂、能源效率低，以及与生物的离子信号调制有根本不同的工作原理，基于硅的神经形态设备在生物集成潜力方面受到极大限制。 今天，发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的最新论文报道了一种人造神经元（OECN），它能成功地与捕蝇草的生物细胞连接起来，可以让这种植物关闭叶瓣。

图｜实验过程中采集的神经信号（来源：Nature Communications）

据论文描述，OECNs 还可以与所有印刷的有机电化学突触（OECSs）整合，并对多种刺激作出反应，为局部人工神经元系统定义了一个新的前景，有望与植物、昆虫乃至脊椎动物的生物信号系统集成。这一发现可能对脑机接口和软机器人技术的未来发展具有启示意义。

人工神经元的探索

众所周知，生物的基本构成要素与电子设备有本质不同。因此， 将人工设备与生物系统联系起来的能力是一个棘手的新兴科研领域。 尽管基于软件的神经形态算法已被集成到生物医学系统中，但基于硬件的系统最终还是需要的，这些系统与活体组织紧密连接，并能够利用对事件的感知，以及生物系统的处理能力进化其功能。 而借用生物信号系统设计概念的神经形态系统有望弥合这一鸿沟。 近年来，有机半导体曾被业界十分看好，在人工突触、神经电子学和神经接口方面的应用日益增多，从结构角度来看，有机半导体具有溶液可加工、生物相容性、生物可降解性、柔软性等特点，能够提供特定的激发、传感和驱动能力，并支持电子和离子信号的传输。 相关报道提到的有机场效应晶体管（OFETs）的人工神经元就展示出了很大用途，但运行起来需要高电压（5V）输入才能运行，这在与生物集成时是一个明显的关键问题。 而另外一个极具潜力的技术方向，是有机电化学晶体管（OECTs），它由有机体沟道材料的栅极驱动离子掺杂/反掺杂调制，类似于生物系统的离子驱动过程和动力学。 与 OFET 相比，OECT 可在相当低的电压（