莫納什大學奈米流體晶片:記憶可塑性突破,推動神經形態運算發展

编辑者: Vera Mo

澳洲莫納什大學(Monash University)的科學家團隊,成功展示了一款創新的奈米流體晶片。這項成就被視為朝向建構模仿生物大腦處理過程的運算系統,邁出了關鍵的一步。該設備尺寸與一枚硬幣相當,其核心技術是利用特殊設計的金屬有機框架(MOF),來精確調控離子流通過微觀通道。這種運作機制,直接類比了傳統電子電晶體中的開關功能,但採用了完全不同的物理基礎。

這項研究的關鍵突破在於,該晶片展現出「可塑性」(plasticity)的特性——如同神經元一般,能夠保留先前訊號的資訊。相關研究成果已於 2025 年 10 月發表在權威期刊《科學進展》(Science Advances)上。莫納什膜創新中心副主任王煥庭教授(Professor Huanting Wang)指出,他們觀察到質子在飽和狀態下呈現非線性傳導的現象,這為開發具備內建記憶和學習潛力的離子電子系統(ionotronic systems)開闢了新的前景。莫納什化學與生物工程學系的盧軍博士(Dr. Jun Lu)進一步闡釋,該設備能夠記憶施加電壓的變化歷史,賦予了它類似於短時記憶的能力,這是實現類腦運算的重要基礎。

此項技術突破標誌著運算硬體設計從純粹的固態解決方案,轉向利用流體運動來處理數據的新範式。在當前人工智慧(AI)快速發展的時代,能源效率和系統適應性成為至關重要的考量,這類利用流體動力學的創新發展無疑是重新定義硬體架構的催化劑。神經形態運算(Neuromorphic computing)旨在模仿大腦的結構和功能,被視為下一代運算模式。相較於傳統的馮諾依曼架構(Von Neumann architectures)將處理器與記憶體分離所導致的巨大能耗,神經形態運算有望大幅降低能源消耗,提供更高效的解決方案。

盧軍博士強調,該奈米流體晶片的獨特之處在於其精妙的層次結構,這使得它能夠以奈米流體學領域前所未見的方式,選擇性地控制質子流和金屬離子流。離子電子學利用離子流而非電子流進行運算,這類進展使我們更接近創造出能夠適應輸入資訊、反映人類認知靈活性的系統。為了將這項實驗室的成功推向實際應用,研究人員接下來必須專注於規模化生產和系統整合。值得一提的是,莫納什大學在更廣泛的尖端運算領域持續投入:早在 2025 年 6 月,該大學就宣布投入 6000 萬美元,用於開發名為 MAVERIC 的超級電腦,以推進先進人工智慧研究,顯示其對未來運算技術的堅定承諾。

來源

  • Knowridge Science Report

  • Phys.org

  • Monash University

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