陈根：如何让人工智能像人一样处理问题？

人工智能：模拟人脑的科学与奇迹

人工智能，一门人脑奥秘的科技。人脑的本质，在于其神经元构成的网络。这个网络包括处理思维活动的大脑、协调运动的小脑以及连接两者的脑干。人工智能的诞生，正是模拟人脑的这一机制。

早期的人工智能结构，如同人脑的神经元网络，包含接收并加工信息的输入层神经元，以及作出决策的输出层神经元。通过算法的演进，人工智能逐渐能够在非标准环境中，结合记忆与环境信息，自主作出决策，解决问题。

人脑也是人类最复杂的器官。神经元之间的沟通依赖于突触，其强度可通过可塑性机制调控。科学家在研发人工智能时，一直在寻求像大脑一样轻巧、节能且适应性强的人工突触。现有技术仍无法在超低功率下有效模拟大脑的神经可塑性。

最近，《科学进展》上的一项研究，为人工智能的发展带来了新曙光。研究者从人脑中汲取灵感，将准二维电子气（2DEG）引入人工神经形态系统。他们开发的氧化超晶格纳米线，为电子提供了二维移动的空间，形成准2DEG，从而模拟了人工突触。

当人工突触受到光线照射时，纳米线上的自由电子与周围的氧分子产生反应，改变了突触的导电性，这与大脑中的突触可塑性极为相似。值得一提的是，每次突触传递事件的能耗仅0.7飞焦耳，与大脑突触的能耗相当。这让人工视觉系统得以在超低功率下执行光检测，实现类脑处理和记忆功能。

由于突触连接强度的动态变化，人工突触具备了处理数据、识别模式的能力，更加健壮、可塑和容错。它对于不确定性信息具有适应性，这一特性使得神经形态计算体系结构在大脑启发的技术应用中引发极大兴趣，特别是在处理大量相互关联的并行数据的视觉信息处理领域。

随着科技的进步，我们有望见证更多像这样的科技成果，将人工智能带向新的高度，为人类的生活带来更多便利与创新。