【活體腦細胞晶片成功執行計算】科學家養出神經元電腦

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《駭客任務》裡無數人類被插管浸泡在液體艙中供機器收割,成為維持整個文明運轉的燃料,它暗示了一件事-生命系統本身就是一種資源。

2026年3月12日,一份刊登在《美國國家科學院院刊》(PNAS)的研究,給活體神經元找到了新的工作。

日本東北大學與函館未來大學的研究團隊,把老鼠的大腦皮質神經元養在一塊特製的微流道晶片上,這塊晶片的任務,是用精密的微小水道引導細胞生長,讓它們以特定方式彼此連結,而不是像一鍋煮爛的麵條般亂成一團。

接著,研究人員用一種叫做 FORCE 學習法(First-Order Reduced and Controlled Error)的演算法,從外部調校這群神經元的輸出訊號。

結果它們開始懂計算了。

這些活細胞開始準確地重現各種波形訊號,從平滑起伏的正弦波、鋸齒狀的三角波,到方方正正的方波,就像一個從未學過樂理的人,第一次被要求哼出固定旋律,卻能精準到分毫不差。

但最讓人難以置信的,是接下來這個挑戰:勞倫茲吸引子。

這是一種描述大氣對流的數學模型,背後的邏輯解釋了為什麼天氣預報只能準確到五天,系統內的每個微小擾動,都會隨時間不斷放大、走向無法預測的結果。

然而,這群神經元就這樣安靜地待在培養皿裡,把這頭數學怪獸的軌跡,一筆一畫複製了出來。

#計算的本質

長久以來,我們定義「計算」是輸入訊號、跑程式、輸出答案;乾淨、精確、可重複,這是晶片在做的事。

但這事讓大腦來做的時候,卻不是這樣運作的。

大腦的神經元之間存在著高維度的動態振盪。

把大腦想像成一條流過亂石的河,每顆石頭的大小、位置各不相同,水流碰到它們之後會分叉、旋轉、彼此干擾,形成複雜的漩渦,這些漩渦看起來雜亂無章,但它們其實忠實地記錄了整條河的地形資訊-哪裡有石頭、水流多快、方向如何,全都藏在那些動態裡。

人工智慧裡有一個方法論叫做「儲層計算」,靈感正是來自於此,它不需要去改變河床,而是在下游架一台精密的感測器,學會如何從漩渦的形狀中讀出有用的答案。

這次研究的突破,是第一次把這個框架成功套用在真實的生物神經元上,這激發了我們對未來的想像-如果神經元天生就具備計算能力,能不能把這個能力導引出來、為人所用?

三十八億年的生物演化,把神經元打磨成了宇宙中最節能、最靈活、最具適應力的計算單元,電腦工程師花了數十年時間用矽和電把它模仿出來。

現在,有一群科學家決定回頭擁抱,生命本身與生俱來的智慧。

圖片來源:tohoku-Living Brain Cells Enable Machine Learning Computations

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