北海道大学研究人员使用水凝胶构建了一种具有记忆和遗忘功能的设备，水凝胶是类似于大脑的软物质。
我们大脑的记忆是动态的，具有自愿忘记不重要记忆的能力。记忆的遗忘看似不好，但是人们认为大脑会通过遗忘不必要的信息来获得高信息处理效率。相反，现有的人工存储元件（例如硬盘）是静态的，并且没有自愿选择和忘记不必要的存储器的能力。
该研究小组已经实现了一种动态存储设备，该设备可以通过使用包含动态键（离子键，氢键等）的水凝胶来忘记不重要的信息。这些水凝胶可以通过热学来存储二维图像信息。以这种方式存储的信息在一定的信息遗忘时间之后会自动丢失，但是该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在冷却过程中形成的瞬态结构挫折引起的。
该团队使用了一种含有称为多两性电解质或PA凝胶的材料的水凝胶。基于快速吸水和缓慢放水来实现忘记记忆的行为，这是通过水凝胶中的动态键实现的。
在这项研究中，研究人员在两个塑料板之间放置了一块薄的水凝胶。顶板的形状或字母被切掉，只留下水凝胶的那部分露出来。例如，样式包括飞机和单词“ GEL”。他们最初将凝胶放在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引起膨胀，但仅在暴露区域膨胀。这将图案像一条信息一样印在凝胶上。当凝胶移回到冷水浴中时，由于它们所谓的“结构挫折”，暴露的区域变得不透明，使存储的信息可见。在低温下，水凝胶逐渐收缩，释放出已吸收的水。图案逐渐消失。凝胶在热水中停留的时间越长，印记就会越深或越深，因此褪色或“忘记”信息所花费的时间就越长。研究小组还显示，温度升高加剧了人们的记忆。
研究小组表明，在水凝胶中建立的记忆对于温度波动和较大的物理拉伸是稳定的。更有趣的是，可以通过调整热学习时间或温度来对遗忘过程进行编程。例如，当他们对“ GEL”的每个字母应用不同的学习时间时，这些字母依次消失。
这是研究人员第一次提出并实现一个概念，该概念使用柔软的含水水凝胶来建立类似于记忆的大脑功能。期望将其用作具有选择信息能力的非平衡智能设备，并用作在一定时间后擦除已写信息的安全纸。
参考文献：Hydrogels as dynamic memory with forgetting ability，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
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