現在提到世界上最強大的計算機，恐怕很多人想到的還是超級計算機。什么模仿核爆，什么解決世界末日的問題，聽起來很炫，但實際上離我們的生活確實很遠。今天我們要談的不是這樣的超大機器，而是真正可以改變我們生活，讓未來變得更具體的東西——芯片代替人腦。

　　美國每日科學網站今天刊發(fā)的報道內容顯示，瑞士和美國的神經信息學研究人員攜手，首次成功研制出一種新奇的微芯片，能夠實時模擬大腦處理信息的過程。最新研究將有助于科學家們制造出能同周圍環(huán)境實時交互的認知系統(tǒng)。

　　做到這一點面臨的主要挑戰(zhàn)，是配置由人造神經元組成的網絡，讓其能執(zhí)行特定的任務。瑞士科學家現在已經成功地攻克了這一難關，他們研發(fā)出一種神 經形態(tài)系統(tǒng)，能夠實時執(zhí)行復雜的感覺運動任務，并借用這一系統(tǒng)，演示了一個需要短期記憶以及前因后果的決策任務，這一任務對于認知測試不可或缺。

　　在演示過程中，他們將這種人造神經元合并成能執(zhí)行神經處理模塊的網絡，這些處理模塊與所謂的“有限狀態(tài)機”一樣，能夠將行為用公式表示出來，因 此能采用一種自動化的方式，將其轉移到神經形態(tài)硬件內。“有限狀態(tài)機”是一個數學概念，用來描述邏輯過程或者計算機程序。因迪韋里說：“這種網絡連接模式 與哺乳動物大腦內發(fā)現的結構非常類似。”

　　這是科學家們首次演示如何構造出這種實時的硬件神經處理系統(tǒng)。因迪韋里總結道：“我們采用新方法研制出的神經形態(tài)芯片可以像‘變形金剛’一樣， 構造出不同類型的行為模式。新研究對研發(fā)出新的腦啟發(fā)技術至關重要。”例如，科學家們可以借用這一技術，將芯片同傳感神經形態(tài)元件(例如人造耳蝸或視網 膜)結合在一起，制造出復雜的能同周圍環(huán)境實時交互的認知系統(tǒng)。

　　由于神經形態(tài)芯片可以實時處理輸入的信息并作出回應，有關專家認為這項技術將有望走向實用化，從而允許機器人在復雜環(huán)境中，在不受人類遠程遙控的情況下實現自動作業(yè)。

　　這項技術的采用還將有望在未來讓計算機能夠在有部件損壞的情況下繼續(xù)運作，就像人類的大腦那樣，每天損失數以百萬計的腦細胞，但是其整體的思維能力卻仍然繼續(xù)正常運轉。

　　大腦“發(fā)功”：收郵件、玩游戲、調電視

　　美國布朗大學神經動力學專家約翰·多諾古教授歷經10多年苦心研究，開發(fā)出了一套名為“大腦之門”(BrainGate)的仿生系統(tǒng)。他首先將 一塊4毫米見方的電子芯片植入癱瘓患者大腦運動皮層的中央前回處，因為這里的大腦皮層控制著全身肢體的運動。然后，他開始訓練患者借助意念完成各項動作。

　　“大腦之門”系統(tǒng)的工作原理是：當患者開始想像自己運動時，芯片上總共100枚比頭發(fā)絲還細、1毫米長的電子傳感器將大腦發(fā)出的脈沖信號記錄下來，然后通過一根根細小的導線傳輸到鑲嵌在患者頭皮內的一塊一英寸大小的鈦基座上，再將脈沖信號通過導線傳輸給電腦，電腦將信號轉換成動作指令，由一個個 電子裝置去執(zhí)行。

　　多諾古教授表示：即使脊髓受損，大腦中的運動信號仍然能夠被記錄和發(fā)送至大腦外，并且可以被解碼成控制信號。在獲得這一發(fā)現后，他們在實驗室內，研究和測試了這種裝置，最后決定將這一裝置試用到癱瘓者身上。

　　從2004年起，多諾古教授牽頭的科研小組先后對4名癱瘓患者進行了“大腦之門”系統(tǒng)植入試驗。第一名試驗對象是現年25歲的美國馬薩諸塞州小 伙馬休·納格爾。納格爾3年前參與一樁行刺事件時脊柱被利刃切斷，高位截癱，身體從脖頸以下失去所有知覺，四肢更是無法動彈。經過9個月的刻苦訓練之后， 納格爾可以通過意念完成許多以前望而興嘆的動作：移動光標、打開電子郵件、玩簡單的電腦游戲、調節(jié)電視音量、切換電視頻道等。日前，他甚至還學會通過意念 控制假手的手指，抓住并移動物體這類高難動作。

　　一心多用，做事聊天互不耽誤

　　納格爾可以一邊和別人聊著天，一邊借助意念完成上述各種活動，即使偶爾開點小差，他移動電腦屏幕光標的準確率也高達75%至85%，也就是說， 納格爾在用大腦發(fā)出各項運動指令時，并不需要100%集中注意力，這一點對于他的未來生活來講非常重要。2005年，納格爾在初次試驗成功后曾經激動地 說：“太神奇了!自從我受傷之后，整整消沉了2年。今年是我受傷的第3年，是‘大腦之門’改變了一切，簡直難以置信。我想告訴那些殘疾朋友，永遠不要放 棄，生活可以變得更加美好。”

　　值得指出的是，并非所有試驗對象都像納格爾那般幸運。另一位現年55歲、于1999年脊柱受傷的患者大腦里植入了“大腦之門”系統(tǒng)之后，一開始也可以通過意念控制運動，但是不到一年時間電子傳感器就無法接收到大腦信號。目前科學家們正在徹查故障原因。

　　在80年代的cyberpunk科幻小說中，出現所謂的“神經植入裝置”，一種把人腦和電腦直接相連的東西。在顱骨內植入電極后，患者就可以僅靠大腦神經信號來控制假肢。

　　這為一項新的科學研究拉開了序幕，而這項研究的最終目的是，繞開由于中風癱瘓的肢體，讓大腦的指令得到有效執(zhí)行。其實神經電信號是從大腦向外界 傳遞的。同樣，科學家也在研究電信號如何反方向傳遞，即通過電信號刺激猴子的大腦皮層，形成反饋，能讓猴子真實地感覺機器手臂在觸摸的東西。