突破！兩所高校取得科研新進展→

聚焦大腦神經(jīng)網(wǎng)絡的“基本零件”，首次揭示其處理時空信息的核心機制；構(gòu)建“量子孿生干涉儀”，成為量子計量學向前邁進又一里程碑……跟教育小微一起來看天津大學、上海交通大學的科研新進展——

天津大學科研團隊

在神經(jīng)網(wǎng)絡信息處理機制研究中取得突破

天津大學人工智能學院于強教授團隊聯(lián)合國際科研人員，在神經(jīng)網(wǎng)絡信息處理機制研究中取得重要突破。該研究聚焦于大腦神經(jīng)網(wǎng)絡的“基本零件”——突觸，首次揭示了其處理時空信息的核心機制。相關(guān)成果于11月22日發(fā)表于國際著名學術(shù)期刊《美國科學院院刊》（PNAS）。

人類大腦中，數(shù)以億計的神經(jīng)元以脈沖的形式，通過“突觸”這一連接點傳遞和處理信息。對其工作機制的模擬與計算，是人工智能領(lǐng)域發(fā)展的重要啟發(fā)源泉。具體而言，突觸具有兩種關(guān)鍵的調(diào)節(jié)能力：一種是“長時可塑性”，即其連接強度可以長期增強或減弱，這被認為是形成長期記憶的基礎；另一種是“短時可塑性”，指的是在極短時間內(nèi)動態(tài)調(diào)節(jié)信號強度的能力。盡管兩者均至關(guān)重要，但它們?nèi)绾螀f(xié)同工作，共同影響大腦的學習與信息處理效率，一直是未解之謎。

針對這一難題，研究團隊通過構(gòu)建突觸計算與學習理論模型，發(fā)現(xiàn)當“長時可塑性”作用于“短時可塑性”時，大腦能夠?qū)r間序列上的信息轉(zhuǎn)化為空間上的表達模式。這一機制顯著增強了神經(jīng)網(wǎng)絡的記憶容量、抗干擾能力以及對復雜時空信息的識別能力。該模型還在小鼠與人類大腦皮層突觸電生理觀測中得到了驗證，顯示出高度的生物合理性。

圖為神經(jīng)網(wǎng)絡存儲容量和噪聲魯棒性分析結(jié)果。（受訪者供圖）

“這項研究就像是我們找到了大腦在處理信息時的‘協(xié)作密碼’。”于強比喻道，“它不僅解釋了大腦處理信息的底層邏輯，也為開發(fā)可解釋、可通用的下一代人工智能方法提供了重要支撐。”

上海交通大學科研團隊

在量子干涉技術(shù)與量子精密測量領(lǐng)域再次取得重大突破

上海交通大學物理與天文學院講席教授、李政道研究所兼職研究員張衛(wèi)平與助理研究員包谷之等組成的團隊，在量子干涉技術(shù)與量子精密測量領(lǐng)域再次取得重大突破，提出并實現(xiàn)了一種全新的干涉架構(gòu)——“量子孿生干涉儀”。該團隊將其一直保持的量子關(guān)聯(lián)干涉儀相位測量信噪比的國際紀錄再次提升三個數(shù)量級。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際期刊《科學進展》。

圖1 量子孿生干涉儀實驗架構(gòu)

據(jù)悉，目前主流的量子干涉相位測量均采用平衡零拍探測原理。然而，平衡零拍探測中，干涉兩臂光強事實上處于極端不平衡狀態(tài)，這成為相位測量靈敏度的探測瓶頸。

圖2 平衡零拍和量子孿生干涉儀相位測量結(jié)果比對

為突破此局限，團隊構(gòu)建了互為糾纏的“量子孿生干涉儀”，取代現(xiàn)有的平衡零拍探測。基于并行配置的雙對孿生糾纏光束，團隊建立了量子關(guān)聯(lián)干涉與糾纏探測協(xié)同的相位測量新范式。這一成果成為量子計量學向前邁進的又一里程碑。

記者 |新華社記者張建新、栗雅婷，科技日報記者王春

來源 |綜合自新華社客戶端，科技日報、上海交大物理與天文學院微信號

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