聚焦大腦神經網絡的“基本零件”，首次揭示其處理時空信息的核心機制；構建“量子孿生干涉儀”，成為量子計量學向前邁進又一里程碑……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
在神經網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合國際科研人員，在神經網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網絡的“基本零件”——突觸，首次揭示了其處理時空信息的核心機制。相關成果于11月22日發表于國際著名學術期刊《美國科學院院刊》(PNAS)。

　　人類大腦中，數以億計的神經元以脈沖的形式，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，是人工智能領域發展的重要啟發源泉。具體而言，突觸具有兩種關鍵的調節能力：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動態調節信號強度的能力。盡管兩者均至關重要，但它們如何協同工作，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，研究團隊通過構建突觸計算與學習理論模型，發現當“長時可塑性”作用于“短時可塑性”時，大腦能夠將時間序列上的信息轉化為空間上的表達模式。這一機制顯著增強了神經網絡的記憶容量、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。

圖為神經網絡存儲容量和噪聲魯棒性分析結果。(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
在量子干涉技術與量子精密測量領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平與助理研究員包谷之等組成的團隊，在量子干涉技術與量子精密測量領域再次取得重大突破，提出并實現了一種全新的干涉架構——“量子孿生干涉儀”。該團隊將其一直保持的量子關聯干涉儀相位測量信噪比的國際紀錄再次提升三個數量級。相關成果近日發表于國際期刊《科學進展》。

圖1 量子孿生干涉儀實驗架構

　　據悉，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，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果比對

　　為突破此局限，團隊構建了互為糾纏的“量子孿生干涉儀”，取代現有的平衡零拍探測。基于并行配置的雙對孿生糾纏光束，團隊建立了量子關聯干涉與糾纏探測協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。