用老鼠细胞造出的人造大脑能控制战斗机
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时间:2004年11月04日
来源:新浪科技
美国佛罗里达大学科学家近期用人工培育出的老鼠细胞造出一个“活着的”大脑,并且成功利用这一人造大脑指挥了一辆模拟的F-22战斗机。科学家们认为,利用这项研究可以造出微小的大脑控制装置和非人工操作的智能计算来机控制飞机的飞行。
如果科学家可以破解这种自然状态下神经细胞网络工作的基本原理,也可以利用这项研究制造出一种全新的计算机系统,用于从事危险的研究或者救援工作,还可用于处理危险的潜藏的炸弹,而不必对工作人员造成危险。
这个“盘子里的大脑”是美国佛罗里达大学生物医学工程教授托马斯·迪马斯发明的。他将一个电极栅格放于玻璃盘子底部,栅格上面覆盖老鼠的神经元细胞。细胞最初像一盘散沙一样漂浮于培养液中,但是,很快通过显微镜可以看到它们开始互相聚集,慢慢地形成了一个有机的神经系统网络——也就是类似大脑一样的东西——这东西被迪马斯称作“活着的计算装置”。然后大脑通过一台计算机和飞机模拟装置连接在一起。
“我们在60通道的复合电极矩阵上制造出大概25000个细胞,因此神经细胞网络通过活动的神经元传递信息的时候,我们可以测量出每一个神经细胞工作时发出的信号,”迪马斯说,“使用类似的通道(电极)我们也可以激发神经细胞网络内60个点中的任何一个。总体来说,我们已经可以实现双向接触神经网络。在接触点上,我们可以通过给予刺激来传递信息,然后由神经细胞网络传递信息,我们可以‘听到’神经网络的反应。”
就像人类的大脑一样,人造大脑也可以学习。最初的时候,人造大脑并不知道怎样控制飞机,它没有任何经验。但是,“随着时间的推移,正确的反复刺激修正了神经网络的反应,慢慢地(15分钟后)神经元学会了控制飞机。最后的结果是神经网络系统可以控制飞机在相对稳定的路线和高度成功飞行。”
现在,大脑已经可以控制F-22战斗机的飞行斜度和空中翻滚动作,并且在任何模拟的天气条件下,不管是狂风大作还是万里晴空,都可以熟练地完成任务。
科幻小说变为现实
这个人造大脑控制系统听起来可能像科幻小说,但是它的确是基于多年在这方面的基础研究而建立起来的系统。1993年这方面取得了突破,那时一个科学家研究小组造出了一种海伯特(Hybrot),即“杂种机器人”(hybrid robot)。这个机器人包括硬件、计算机软件、老鼠神经元和这些神经细胞的培养器。计算机事先设置好,可以对神经冲动产生反应,同时控制安装在玩具机器人下面的轮子。
去年,美国和澳大利亚科学家用相似的神经细胞控制机器人装置制造出了一个“半生物艺术家”。在这个发明中,神经细胞“挂”在一个人造绘图手臂上,手臂上装好了五颜六色的“画笔”。机器人可以被控制画出还不错的图画,虽然看起来好象小孩子的胡乱涂鸦,但是这项技术直接促成今天控制战斗机的人造大脑的成功发明。
虽然“大脑”已经成功地在虚拟的环境下控制飞机飞行,但是,迪马斯认为这项技术要用于实际生活以前,还会有相当多的内容需要进一步研究。
“我们还只是个开始。但是,这个模型有助于我们理解信息的传入与机体产生的物质之间的联系中的关键问题。并且可以想象,如果对于这些了解的越多,就能越快地将这些知识广泛地用于各个领域。”
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