更新时间：2024-03-31 03:37作者：小乐
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北海道大学前沿科学研究生院（WPI-ICReDD）前沿生命科学研究生院国际合作研究教育部研究小组利用水凝胶构建了具有记忆和遗忘功能的装置，该装置类似于软物质的大脑。
我们大脑的记忆是动态的，有能力自愿忘记不重要的记忆。忘记记忆可能看起来很糟糕，但人们认为大脑通过忘记不必要的信息来实现高信息处理效率。相比之下，现有的人工存储元件（例如硬盘驱动器）是静态的，不具备主动选择和忘记不必要的内存的能力。
研究小组利用含有动态键（离子键、氢键等）的水凝胶实现了一种动态记忆装置，可以忘记不重要的信息。这些水凝胶可以热存储二维图像信息。这样存储的信息在经过一定的信息遗忘时间后就会自动丢失，但这个信息遗忘时间会随着学习强度的增加而增加，就像人脑一样。这种动态记忆现象是由热刺激后冷却过程中形成的短暂结构挫败引起的。
该团队使用了一种含有聚两性电解质或PA 凝胶材料的水凝胶。记忆遗忘行为基于快速吸水和缓慢释放水，这是通过水凝胶中的动态键实现的。
在这项研究中，研究人员在两块塑料板之间放置了一块薄薄的水凝胶。顶板的形状或字母被切掉，只留下水凝胶的那部分暴露在外。例如，样式包括飞机和单词“GEL”。他们最初将凝胶放入冷水浴中以建立平衡。然后他们将凝胶移至热水浴中。凝胶将水吸收到其结构中，导致膨胀，但仅限于暴露区域。这会将图案像一条信息一样印在凝胶上。当凝胶被移回冷水浴中时，由于所谓的“结构挫败”，暴露的区域变得不透明，使得存储的信息可见。在低温下，水凝胶逐渐收缩，释放吸收的水分。图案逐渐消失。凝胶在热水中停留的时间越长，标记的颜色就会越深，因此褪色或“忘记”信息所需的时间也就越长。研究小组还表明，气温升高会损害人们的记忆力。
研究小组表明，水凝胶中内置的记忆对于温度波动和大的物理拉伸是稳定的。更有趣的是，遗忘过程可以通过调整热学习时间或温度来编程。例如，当他们对“GEL”的每个字母应用不同的学习时间时，这些字母会按顺序消失。
这是研究人员首次提出并实施了使用柔软的含水水凝胶来构建类似记忆的大脑功能的概念。它有望被用作具有选择信息能力的不平衡智能设备，以及在一段时间后擦除写入信息的安全纸张。
参考文献：水凝胶作为具有遗忘能力的动态记忆，DOI：10.1073/pnas.2006842117
资料来源：北海道大学网站
https://www.hokudai.ac.jp/news/2020/07/post-703.html
https://www.hokudai.ac.jp/news/pdf/200728_pr.pdf
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