分享一篇文章。

北海道大學(xué)前沿科學(xué)研究生院（WPI-ICReDD）前沿生命科學(xué)研究生院國(guó)際合作研究教育部研究小組利用水凝膠構(gòu)建了具有記憶和遺忘功能的裝置，該裝置類似于軟物質(zhì)的大腦。

我們大腦的記憶是動(dòng)態(tài)的，有能力自愿忘記不重要的記憶。忘記記憶可能看起來(lái)很糟糕，但人們認(rèn)為大腦通過(guò)忘記不必要的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)高信息處理效率。相比之下，現(xiàn)有的人工存儲(chǔ)元件（例如硬盤驅(qū)動(dòng)器）是靜態(tài)的，不具備主動(dòng)選擇和忘記不必要的內(nèi)存的能力。

研究小組利用含有動(dòng)態(tài)鍵（離子鍵、氫鍵等）的水凝膠實(shí)現(xiàn)了一種動(dòng)態(tài)記憶裝置，可以忘記不重要的信息。這些水凝膠可以熱存儲(chǔ)二維圖像信息。這樣存儲(chǔ)的信息在經(jīng)過(guò)一定的信息遺忘時(shí)間后就會(huì)自動(dòng)丟失，但這個(gè)信息遺忘時(shí)間會(huì)隨著學(xué)習(xí)強(qiáng)度的增加而增加，就像人腦一樣。這種動(dòng)態(tài)記憶現(xiàn)象是由熱刺激后冷卻過(guò)程中形成的短暫結(jié)構(gòu)挫敗引起的。

該團(tuán)隊(duì)使用了一種含有聚兩性電解質(zhì)或PA 凝膠材料的水凝膠。記憶遺忘行為基于快速吸水和緩慢釋放水，這是通過(guò)水凝膠中的動(dòng)態(tài)鍵實(shí)現(xiàn)的。

在這項(xiàng)研究中，研究人員在兩塊塑料板之間放置了一塊薄薄的水凝膠。頂板的形狀或字母被切掉，只留下水凝膠的那部分暴露在外。例如，樣式包括飛機(jī)和單詞“GEL”。他們最初將凝膠放入冷水浴中以建立平衡。然后他們將凝膠移至熱水浴中。凝膠將水吸收到其結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致膨脹，但僅限于暴露區(qū)域。這會(huì)將圖案像一條信息一樣印在凝膠上。當(dāng)凝膠被移回冷水浴中時(shí)，由于所謂的“結(jié)構(gòu)挫敗”，暴露的區(qū)域變得不透明，使得存儲(chǔ)的信息可見(jiàn)。在低溫下，水凝膠逐漸收縮，釋放吸收的水分。圖案逐漸消失。凝膠在熱水中停留的時(shí)間越長(zhǎng)，標(biāo)記的顏色就會(huì)越深，因此褪色或“忘記”信息所需的時(shí)間也就越長(zhǎng)。研究小組還表明，氣溫升高會(huì)損害人們的記憶力。

研究小組表明，水凝膠中內(nèi)置的記憶對(duì)于溫度波動(dòng)和大的物理拉伸是穩(wěn)定的。更有趣的是，遺忘過(guò)程可以通過(guò)調(diào)整熱學(xué)習(xí)時(shí)間或溫度來(lái)編程。例如，當(dāng)他們對(duì)“GEL”的每個(gè)字母應(yīng)用不同的學(xué)習(xí)時(shí)間時(shí)，這些字母會(huì)按順序消失。

這是研究人員首次提出并實(shí)施了使用柔軟的含水水凝膠來(lái)構(gòu)建類似記憶的大腦功能的概念。它有望被用作具有選擇信息能力的不平衡智能設(shè)備，以及在一段時(shí)間后擦除寫入信息的安全紙張。

參考文獻(xiàn)：水凝膠作為具有遺忘能力的動(dòng)態(tài)記憶，DOI：10.1073/pnas.2006842117

資料來(lái)源：北海道大學(xué)網(wǎng)站

https://www.hokudai.ac.jp/news/2020/07/post-703.html

https://www.hokudai.ac.jp/news/pdf/200728_pr.pdf

免責(zé)聲明：轉(zhuǎn)載本文是為了傳遞更多信息。若來(lái)源標(biāo)注有錯(cuò)誤或侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)攜帶權(quán)屬證明與作者聯(lián)系，我們將及時(shí)更正、刪除。謝謝。