8 月 6 日，Science 發(fā)表了國(guó)際仿生工程學(xué)會(huì)會(huì)員、廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院和物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院雙聘教授侯旭為共同第一作者的，團(tuán)隊(duì)關(guān)于 “仿生納流離子學(xué)” 的 Perspective 文章 “Bioinspired nanofluidic iontronics”。
據(jù)了解，侯旭教授從事仿生液體門控技術(shù)與仿生納流離子學(xué)等研究已有 10 余年，至今共出版國(guó)際學(xué)術(shù)著作 2 本，以第一 / 通訊作者在 Nature、Science、國(guó)家科學(xué)評(píng)論等高水平學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表相關(guān)論文 55 篇。侯旭教授博士畢業(yè)于國(guó)家納米科學(xué)中心，后來(lái)，在 2012-2015 年期間到哈佛大學(xué)跟隨仿生無(wú)機(jī)材料先驅(qū)之一 ——Joanna Aizenberg 教授從事博士后研究?；貒?guó)后，在 2016 年加入廈門大學(xué)，任廈門大學(xué)仿生智能多尺度孔 / 通道組首席研究員，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院和物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授，目前主要研究方向?yàn)榉律椭悄芏喑叨瓤?/ 通道系統(tǒng)、微 / 納米流體、節(jié)能和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的納米 / 微制造等。圖 | 廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院和物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院雙聘教授侯旭（來(lái)源：侯旭課題組主頁(yè)）此次發(fā)表的文章中，侯旭團(tuán)隊(duì)介紹了近幾年納流離子學(xué)的發(fā)展，并提出仿生科學(xué)將成為納流離子學(xué)發(fā)展的新趨勢(shì)，以及仿生納流離子學(xué)在人工智能、腦機(jī)接口、人機(jī)增強(qiáng)等方面應(yīng)用前景。通過模仿人腦的處理機(jī)制建立接類似于（甚至超越）人腦那樣可以高效、節(jié)能工作的機(jī)器，一直以來(lái)是研究人員重要的探索方向之一，包括人工智能、腦機(jī)接口等等技術(shù)都是向模仿人腦的努力。然而，計(jì)算機(jī)中信號(hào)的傳遞由電子和空穴的移動(dòng)完成，生物體中傳遞生物信號(hào)的載體則為各種離子，由于計(jì)算機(jī)與人腦中信號(hào)轉(zhuǎn)化與傳輸?shù)妮d體不同，計(jì)算機(jī)尚未能較好地模擬人腦的活動(dòng)。生物納米孔道的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了離子傳輸與電導(dǎo)性能的有機(jī)結(jié)合，成為電子器件與生物體間最具潛力的信號(hào)傳遞與翻譯媒介，可以說(shuō)是建立起了生物腦與人工腦之間的橋梁。在生物體系中，眾多生理過程的發(fā)生都源于生物納米孔道中的離子傳輸行為。為進(jìn)一步探索生物信號(hào)傳輸機(jī)理，納流控 —— 在納米尺度（一個(gè)或多個(gè)維度的尺寸小于 100nm）下研究和應(yīng)用物質(zhì)傳輸性質(zhì)的學(xué)科逐漸發(fā)展為科學(xué)研究的熱門領(lǐng)域之一。借助納流控技術(shù)和納流器件模擬、實(shí)現(xiàn)生命活動(dòng)中的離子傳輸現(xiàn)象也成為現(xiàn)實(shí)。文章提到，“可以通過在納米尺度下流體的研究，來(lái)模仿離子通過納米大小的生物通道進(jìn)行傳輸，解釋一系列生理過程?！?比如，Robin 等人提出，在一維（1D）納米限域空間中，幾何形狀和內(nèi)表面電荷分布的非對(duì)稱設(shè)計(jì)可以在流體中再現(xiàn)類似于二極管的離子整流特征；石墨烯、氮化硼等二維（2D）納米材料，限制了離子傳輸過程中的平移自由，導(dǎo)致更大的離子記憶效應(yīng)，為研究人員對(duì)納流離子學(xué)的深入探索提供了新方向，基于 2D 納米通道設(shè)備，可以用于生成與生物神經(jīng)元產(chǎn)生的電脈沖序列相類似的電路。也正是因?yàn)檫@一性質(zhì)的顯現(xiàn)，侯旭團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，納流離子學(xué)將對(duì)人工智能、腦機(jī)接口、人機(jī)增強(qiáng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步地推動(dòng)，人們也似乎離 “類腦” 更近了一步。該文章提到，由于同時(shí)具有與神經(jīng)元兼容的信號(hào)和與生理水溶液環(huán)境兼容的工作介質(zhì)，納流離子器件可能是大腦與計(jì)算機(jī)雙向連接互通極具潛力的發(fā)展方向，Robin 等人的理論工作應(yīng)該有助于可穿戴 / 植入式腦機(jī)接口、神經(jīng)元計(jì)算機(jī)接口等的開發(fā)。https://science.sciencemag.org/content/373/6555/628.full
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