科學家：氧化鎳晶片，可以為人工智慧提供新的驅動力

目前，人工智慧的研究方向主要集中在基於軟體的機器學習方法上，而較少關注於晶片材料的學習能力。其實，氧化鎳是一種獨特的材料，它展示了一種模仿動物最基本學習能力來了解周圍環境。

半個世紀來，科學家一直在研究海蛞蝓（其頭上長著兩隻如兔耳朵的觸角），以瞭解動物如何透過感知探測周圍的環境。結果證明：動物“學習”的兩個概念是，習慣化和敏感化。當生物體對重複刺激的反應不斷減少時，就發生了習慣化。當研究人員第一次接觸海蛞蝓時，它的鰓就會縮回去。當頻繁接觸海蛞蝓，它的鰓縮回去的次數就會慢慢變少。致敏，是有機生物對有害或意外刺激的極端反應。如果電擊海蛞蝓，它的鰓縮收縮會比觸控是更劇烈——這就是敏感化。

氧化鎳晶片

科學家研究認為，氧化鎳材料的特徵與海蛞蝓這種學習適應環境能力有驚人相似之處。研究人員透過在正常空氣和氫氣反覆交替氧化鎳的環境發現——材料電導率的變化和海蛞蝓被觸碰而鰓縮回去的原理幾乎一樣。氧化鎳材料非常有趣，因為當它完全暴露在氫氣中時，它的晶體會發生微妙的變化——導致更多的電子可以產生電流。如果在正常空氣和氫氣中來回切換，氧化鎳材料的電導率會上下波動。但就像海蛞蝓的鰓一樣，隨著切換的次數變多氧化鎳電導率的變化也隨之下降，直到它適應了氫環境。然而，當將氧化鎳材料曝露在強光或臭氧下時，它就像海蛞蝓被電擊一樣，其導電性將作出劇烈的反應。

氧化鎳材料

根據需要學習、記住和忘記資訊的能力，對於任何動物或機器來說，都是一項強大的技能。到目前為止，人工智慧領域的絕大多數研究都集中在基於軟體的機器學習，而致力於研究材料的學習的努力就要少得很多。其實這兩個相關研究領域的中心都是類人腦計算領域。為了將智慧編碼嵌入硬體中，科學家需要從過去的經驗學習並以動物大腦神經元的物理方式適應動態環境的半導體。而氧化鎳材料展示的學習特徵，或許暗示這種材料或類似的材料也可以成為未來人工智慧技術的晶片模組。雖然目前這個領域還處於空白狀態，但透過自然界動物集體行為的觀察，也許會激發研究人員開發像集體智慧這樣的人工智慧領域。以類似的方式，材料中原子和電子的有趣集體運動可能會激發未來的人工智慧和硬體設計。比如，透過材料敏銳的觸覺感應，控制無人機像鳥群一樣在天空自由翱翔；又比如，透過材料的敏銳感知，像馬群的奔跑一樣控制無人汽車駕駛。