【理学院】从硅基到碳基:解码人脑类器官赛博格集群
来源: 理学院 作者: 邓青燕 刘文林
发布日期: 2026-04-22 浏览次数:

近日,国科温州研究院王高副研究员应刘文林教授邀请,为我院师生带来了一场题为“基于人脑类器官的赛博格集群系统”的学术报告。学院副院长任文艺教授主持报告会。来自学院物理学科的师生共同参与了这场跨越生物学、信息科学、物理学与工程学的跨界头脑风暴。

报告伊始,王老师生动形象地阐述了“赛博格”这一核心概念。赛博格(Cyborg,控制论有机体)指的是生物部分与人工部分在结构或功能上的深度融合,其核心在于活的生物体与机械系统的有机统一。为了具象化这一概念,王老师引入了电影《阿凡达》中的融合模型——人类通过意识连接进入阿凡达身体,实现了生物体与人工控制系统的深度耦合。以此为基础,王老师点明了本次报告的主旨:探索以人脑类器官为控制核心的新型赛博格系统。

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报告中,王老师系统展示了团队的研究进展。研究团队将多个脑类器官的电生理信号与多个机器人的动力学行为建立一一映射关系,由脑类器官电信号控制机器人的行为,同时通过反向电刺激将机器人的群体交互反馈至脑类器官群中,从而构建起人脑类器官与机器人的双向映射互动系统。并展示了电信号与机器人行为映射的可视化成果,让师生直观地看到“一个活的、正在发育的微型大脑如何去控制一台机器”。

此外,王老师详细阐述了该赛博格集群系统在疾病表征中的应用,通过该集群系统的行为映射可以有效的减少实验动物的使用数量,加快研究进程和降低研发成本。在此基础上,王老师进一步提出了生物智能、机械智能与人工智能三者融合的“融合生命体”系统架构。他指出,生物智能源自人脑类器官的自主学习与适应能力,人工智能负责算法层面的信号解码与规则制定,机械智能则承担机器人系统的执行与反馈。三者不是简单的叠加,而是深度融合后产生的新形态,这一方向正在重新定义人与机器的关系边界。

最后,王老师从科学研究和应用层面分别进行了展望:科学研究上,赛博格集群系统有望为神经网络的发育机制、学习与记忆的神经编码等基础问题提供全新的研究范式;应用层面上,除了医疗领域的疾病模型构建与药物筛选,未来还有望拓展到更广泛的生物智能与人工系统融合场景。

报告结束后,现场开启了热烈的互动交流,王老师以非常专业的视角与大家一起探讨了类脑细胞培养的周期与实验周期的同步性问题;如何让类器官的成熟时间窗口与实验设计精准匹配;生物电采集过程中环境因素的影响与控制方法、电极设备的关键技术等问题。特别值得一提的是,与会老师尝试将报告内容与农林院校的特色研究方向构建立联系,提出了富有启发性的问题:是否可以通过赛博格系统实现植物在环境胁迫下的生理响应监测?这一跨界的思考引发了现场的热烈讨论。王老师坦言这项研究目前仍处于早期探索阶段,技术挑战与伦理问题并存,但跨学科的思维碰撞恰恰是推动前沿突破的重要动力。

从硅基芯片到碳基类器官,从单个赛博格到智能集群,王老师的研究正在重新定义赛博格的内涵与外延。这场报告不仅为物理研究领域的师生打开了一扇通往“融合生命体”前沿研究的窗口,也激发了大家对于学科交叉的深层思考。

编辑:张晴
终审:刘玉峰