生物體的單個神經(jīng)元被激發(fā)的時候，所耗費(fèi)的能量遠(yuǎn)高于電腦產(chǎn)生相同的效果所需的能量?？墒怯缮窠?jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò)從事學(xué)習(xí)、感應(yīng)信息和完成復(fù)雜任務(wù)所需的總體能量，卻遠(yuǎn)低于現(xiàn)在世界上最先進(jìn)的電腦所需的能量。

　　科學(xué)家開始了這個領(lǐng)域的研究，究竟什么機(jī)制使得神經(jīng)元合作的時候能量效率比電腦高很多。華盛頓大學(xué)圣路易斯麥凱維工程學(xué)院的計算機(jī)科學(xué)家近期的研究提出了一些進(jìn)展：為電腦設(shè)計一種互通信息協(xié)作的二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能在一定程度上接近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能。按照研究者的說法，“使用硅神經(jīng)元給電腦處理器加上一個新的處理維度”。

　　科學(xué)家研究模擬的硅神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元系統(tǒng)內(nèi)存在一個共享有限能量的機(jī)制。

　　他們發(fā)現(xiàn)，和生物神經(jīng)元類似地，硅神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò)也受限于某些條件才能被激發(fā)。這些應(yīng)激是神經(jīng)元之間通信的基礎(chǔ)，激發(fā)信號在神經(jīng)元之間傳遞信息。

　　研究人員先研究一個神經(jīng)元的工作情況，再研究兩個，最后研究多個神經(jīng)元的運(yùn)作方式。他們發(fā)現(xiàn)一組神經(jīng)元工作的時候，共享一個能量限值。因此當(dāng)一個神經(jīng)元激發(fā)的時候，會影響到整體可用的能量，不僅是與這個神經(jīng)元有物理連接的神經(jīng)元，對所有共享這個能量限值的神經(jīng)元都產(chǎn)生影響。

　　研究者舉例說，這些神經(jīng)元就像位于一個橡皮墊上一樣，一個神經(jīng)元激發(fā)產(chǎn)生的漣漪，必將影響整個系統(tǒng)。也像所有的機(jī)械系統(tǒng)一樣，系統(tǒng)中每個神經(jīng)元都自我調(diào)節(jié)到最有效使用能量的狀態(tài)，同時也受限于系統(tǒng)中其它神經(jīng)元活動所產(chǎn)生的影響。

　　各個神經(jīng)元系統(tǒng)的能量限制網(wǎng)絡(luò)整體構(gòu)成了一種二級通信網(wǎng)，既動態(tài)又拓?fù)渫降販贤總€神經(jīng)元激發(fā)的情況——就像橡皮墊以同步的節(jié)奏振動響應(yīng)各處的神經(jīng)元激發(fā)。

　　主要研究員查克拉巴蒂說：“它們動態(tài)地探索組成一個網(wǎng)絡(luò)?！边@種機(jī)制比傳統(tǒng)電腦處理器的工作方式高效得多。傳統(tǒng)電腦處理器在信息線性傳遞方式中損耗了很多能量，比如信息要從A點傳到C點，必須先傳給中間的B點。

　　查克拉巴蒂說，利用硅神經(jīng)元建造電腦處理器將實現(xiàn)能量效率和處理速度之間的最佳平衡。這份研究5月發(fā)布在前沿刊物《神經(jīng)科學(xué)》期刊上。