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對比傳統(tǒng)電子計算機與人類大腦，在傳統(tǒng)的電子器件中，計算和存儲功能是通過元器件內部電子和空穴的移動作為信號載體來實現(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、形狀和化學性質的離子，這種信息載體上的差異帶來了電子計算機與人類大腦這兩個系統(tǒng)的本質不同。

離子學的出現(xiàn)，實現(xiàn)了離子傳輸與電導性能的有機結合，是一種將電子特性與離子電導率相結合的信號處理工具，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。

為了進一步探索這些生命過程中的物質傳輸機理，納流控作為一門研究納米限域空間中流體行為的新興學科，逐漸成為科學界關注的前沿熱點領域。借助納流控技術和納流器件模仿和實現(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。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構與形狀的啟發(fā)，科學家通過實驗或理論手段構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的發(fā)展。在一維（1D）納米限域空間中，通過幾何形狀和內表面電荷分布的不對稱設計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)，為實驗中獲得2D平面限域空間提供的可行性途徑，極大地激發(fā)了納流離子學的進一步發(fā)展。

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

腦機接口技術（Brain-computer interface，BCI）一直是科幻小說等文學作品中的熱門話題。但是現(xiàn)階段，大腦與計算機的雙向溝通遠未實現(xiàn)實用化，其中一個主要的原因就是這兩個系統(tǒng)采用的是兩種不同的信號傳導介質?；陔x子傳導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，將成為實現(xiàn)大腦與計算機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)信號轉換與傳輸機制的基礎研究將進一步深化我們對于同樣基于離子傳導的神經(jīng)系統(tǒng)中信息交流機制的理解，這將極大地推動納流離子學與交互式BCI、可穿戴/植入式BCI或神經(jīng)元計算機接口以及類腦智能等的跨學科探索性研究，促進人機智能共生、腦-機智能協(xié)同，最終實現(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)勢互補的新型智能形態(tài)。