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對比傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)與人類大腦，在傳統(tǒng)的電子器件中，計(jì)算和存儲功能是通過元器件內(nèi)部電子和空穴的移動作為信號載體來實(shí)現(xiàn)的。而在生物系統(tǒng)中，信號載體不再是電子，而是具有不同尺寸、形狀和化學(xué)性質(zhì)的離子，這種信息載體上的差異帶來了電子計(jì)算機(jī)與人類大腦這兩個(gè)系統(tǒng)的本質(zhì)不同。

離子學(xué)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，是一種將電子特性與離子電導(dǎo)率相結(jié)合的信號處理工具，將成為電子器件與生物體系之間最具潛力的信號傳遞與翻譯媒介，建立起生物腦與人工腦之間的界面和橋梁。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。

為了進(jìn)一步探索這些生命過程中的物質(zhì)傳輸機(jī)理，納流控作為一門研究納米限域空間中流體行為的新興學(xué)科，逐漸成為科學(xué)界關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域。借助納流控技術(shù)和納流器件模仿和實(shí)現(xiàn)生命活動中的各種離子傳輸現(xiàn)象也逐漸從想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。例如，基于二維平面納流器件，Robin等人成功重現(xiàn)了類似于生物神經(jīng)元產(chǎn)生的電壓尖峰動作電位信號，展現(xiàn)了納流離子器件在模仿生物神經(jīng)系統(tǒng)行為中具有巨大潛力（如下圖）。

受到離子通道具有不同的結(jié)構(gòu)與形狀的啟發(fā)，科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)或理論手段構(gòu)建出具有各種不同幾何形狀的納米限域空間，并研究其中不同的離子傳輸行為，這些研究推動著納流離子學(xué)的發(fā)展。在一維（1D）納米限域空間中，通過幾何形狀和內(nèi)表面電荷分布的不對稱設(shè)計(jì)可以在溶液體系中重現(xiàn)類似二極管的離子整流特性。另外，二維（2D）納米材料，例如石墨烯、氮化硼、二硫化鉬等的出現(xiàn)，為實(shí)驗(yàn)中獲得2D平面限域空間提供的可行性途徑，極大地激發(fā)了納流離子學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

與1D納米流體相比，2D平面限域擴(kuò)大了離子傳輸?shù)钠揭谱杂啥?，?dǎo)致離子之間的相互作用次數(shù)增加、相互作用增強(qiáng)、且相互作用形式更加多樣，同時(shí)離子運(yùn)動的滯后效應(yīng)為離子電路帶來了潛在的記憶效應(yīng)，為腦機(jī)接口和類腦計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用帶來了新機(jī)遇。

腦機(jī)接口技術(shù)（Brain-computer interface，BCI）一直是科幻小說等文學(xué)作品中的熱門話題。但是現(xiàn)階段，大腦與計(jì)算機(jī)的雙向溝通遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，其中一個(gè)主要的原因就是這兩個(gè)系統(tǒng)采用的是兩種不同的信號傳導(dǎo)介質(zhì)?；陔x子傳導(dǎo)的納流離子器件不僅具有與神經(jīng)元兼容的信號，還具有與生理水溶液環(huán)境兼容的工作介質(zhì)，將成為實(shí)現(xiàn)大腦與計(jì)算機(jī)雙向連接互通最具潛力的發(fā)展方向。

對于納流離子系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)換與傳輸機(jī)制的基礎(chǔ)研究將進(jìn)一步深化我們對于同樣基于離子傳導(dǎo)的神經(jīng)系統(tǒng)中信息交流機(jī)制的理解，這將極大地推動納流離子學(xué)與交互式BCI、可穿戴/植入式BCI或神經(jīng)元計(jì)算機(jī)接口以及類腦智能等的跨學(xué)科探索性研究，促進(jìn)人機(jī)智能共生、腦-機(jī)智能協(xié)同，最終實(shí)現(xiàn)借助人工智能突破生物智能的局限，發(fā)展出兼有生物智能與人工智能優(yōu)勢互補(bǔ)的新型智能形態(tài)。