編譯／韋士塔

哈佛大學的物理學家成功開發一種離子電路（ionic circuit），這種處理器的運作基礎是水溶液中帶電原子及分子的活動，有別於固態半導體的電子；研究團隊宣稱，這項發明具備顛覆神經網路（neural network）運算領域的潛力。

神經網路是人工智慧（AI）的一種運算方法，意指教導電腦以類似人腦的方式來處理資料，使用類似於人腦分層結構的互連節點或神經元，建立一種可讓電腦從錯誤中學習並改善的系統，因此能嘗試以更準確的方式解決複雜的問題。

哈佛大學約翰保森工程與應用科學學院（Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences）的物理學家鄭宇彬（Woo-Bin Jung，音譯）表示，離子電路處理器傳輸信息的方式更接近大腦，可能是邁向「類腦運算」（brain-like computing）的重要一步。

鄭宇彬發表在《先進材料》（Advanced Materials）期刊的論文表示：「水溶液中的離子電路，把離子作為處理信號的電荷載體，這種能夠進行模擬運算的離子電路，是先進的水性離子學的重要進展。大腦處理各種信號的機制，是稱為離子的帶電分子在液體介質的運動，這極為複雜，也難以複製，但我們認為，讓離子在水溶液運動，可以進行類似的運作模式。」

報告指出，目前離子電路晶片的運算速度，比矽晶片的速度慢，但這種創新的電路仍具備一些優勢。

例如：離子可以從多種分子中產生，每個分子具有不同的特性，運用的方式更廣泛；若最終證實可實際應用及商業化，很可能顛覆晶片產業。

鄭宇彬與同僚設計出功能性的離子電晶體（ionic transistor），由電極的「靶心」（bullseye）排列組成，中心有一個小圓盤形電極，周圍有兩個同心環形電極。電晶體是一種半導體器件，用於傳導及絕緣電流、電壓，是開關或增強信號的裝置。目前，研究團隊已成功把數百個電晶體組合成一個離子電路。

離子電晶體與含有醌分子（quinone molecule）的水溶液接觸後，施加在中央圓盤上的電壓，會在醌溶液產生氫離子電流。同時，兩個環形電極能夠調節溶液的酸鹼，從而增加或減少離子電流。

神經網路涉及「矩陣乘法」（matrix multiplication）的數學演算，研究團隊因此設計16乘16的電晶體陣列，成為能執行矩陣乘法的離子電路，藉此模擬神經網路。鄭宇彬表示：「矩陣乘法是AI神經網路最普遍的運算模式，我們的離子電路便是模擬在水性溶液執行矩陣乘法。」

鄭宇彬指出，研究團隊正嘗試各種離子物質，例如：氫、醌離子，進行水性離子電晶體的運作，以擴大應用範圍。

他強調，這項研究的目標並非以離子技術與電子產品競爭或取代電子產品，而是希望達到相輔相成的作用，提升晶片運算功能。