5月19日消息，研究人员提出了一种受大脑神经调节启发的新型人工智能存储系统，它消耗的能量更少。

示意图说明了局部大脑活动 (ac) 以及使用自整流忆阻器阵列 (fg) 的硬件和软件混合神经网络 (de) 的配置。图片来源：KAIST

由材料科学与工程系的Kyung Min Kim教授领导的研究小组开发了一种技术，可以根据情况模仿神经网络拓扑结构的连续变化，从而有效地处理人工智能的数学运算。人脑实时改变其神经拓扑结构，学习根据需要存储或回忆记忆。该研究小组提出了一种新的人工智能学习方法，可以直接实现这些神经协调电路配置。

人工智能的研究变得非常活跃，基于人工智能的电子设备的开发和产品发布正在加速，特别是在第四次工业革命时代。要在电子设备中实现人工智能，还应支持定制硬件开发。然而，大多数用于人工智能的电子设备都需要高功耗和高度集成的存储阵列来完成大规模任务。解决这些功耗和集成限制一直具有挑战性，并且已经努力找出人脑如何解决问题。

为了证明所开发技术的效率，研究小组创建了人工神经网络硬件，该硬件配备了自校正突触阵列和称为“存储系统”的算法，用于进行人工智能学习。结果，它能够在存储系统内将能源使用减少 37%，而不会降低任何精度。这一结果证明，模拟人类的神经调节是可能的。

金教授说：“在这项研究中，我们只用一个简单的电路组成就实现了人脑的学习方法，通过这种方法，我们将所需的能量减少近 40%。”

这种模拟大脑神经活动的受神经调节启发的存储系统与现有的电子设备和商业化的半导体硬件兼容。有望用于下一代人工智能半导体芯片的设计。

这项研究发表在《先进功能材料》上。

电影《长津湖》讲述了革命先辈舍身保家卫国的真实历史事件，电影中的画面和声音信息会使人们心跳加速且久久不能平静，其原因一方面是兴奋通过神经传导作用于肾上腺髓质，使其分泌肾上腺素。另一方面是兴奋通过传出神经直接作用于心脏。下列有关叙述错误的是（       ）

A．电影中的惊险画面可作用于视觉感受器使之产生兴奋

B．肾上腺素分泌后进入内环境，经过体液运输与靶器官的受体特异性结合发挥调节作用

C．心跳加速是神经调节和体液调节共同作用的结果

D．神经纤维上形成动作电位产生兴奋的过程，需要钾离子通道的开放，需要消耗ATP

【推荐1】为研究交感神经和副交感神经对心脏的支配作用，分别测定狗在正常情况、阻断副交感神经和阻断交感神经后的心率，结果如下表所示。下列相关分析错误的是（　　）

A．副交感神经兴奋引起心脏搏动减慢

B．对心脏支配占优势的是交感神经

C．交感神经和副交感神经的作用通常是相反的

D．交感神经和副交感神经不受意识的支配，都属于传出神经

【推荐2】自主神经系统由交感神经和副交感神经组成：下列叙述

A．刺激副交感神经，兴奋部位膜电位表现为内正外负

B．恐惧时交感神经活动占优势，瞳孔扩张、心跳加快

C．交感神经属于传入神经，副交感神经属于传出神经

D．交感神经和副交感神经都接受高级中枢的调控

A．交感神经兴奋时，心跳加快，大部分血管收缩，膀胱缩小

B．有效刺激强度越大，神经纤维产生的动作电位越大

C．神经递质与受体结合需要线粒体提供能量

D．中枢神经系统的不同部位存在着控制同一生理活动的中枢

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1、体液：体内含有的大量以水为基础的物体。

3、内环境：由细胞外液构成的液体环境。

内环境作用：是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。

4、组织液、淋巴的成分和含量与血浆的相近，但又不完全相同，最主要的差

别在于血浆中含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴中蛋白质含量较少

5、细胞外液的理化性质：渗透压、酸碱度、温度。

7、人体细胞外液正常的渗透压：770kPa、正常的温度：37度

8、稳态：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动、共同维持内

环境的相对稳定的状态。

内环境稳态指的是内环境的成分和理化性质都处于动态平衡中

9、稳态的调节：神经 体液 免疫共同调节

内环境稳态的意义：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。

第二章动物和人体生命活动的调节

1、神经调节的基本方式：反射

神经调节的结构基础：反射弧

反射弧：感受器→传入神经(有神经节)→神经中枢→传出神经→效应器(还包括肌肉和腺体)

神经纤维上 双向传导 静息时外正内负

静息电位 → 刺激 → 动作电位→ 电位差→局部电流

神经元之间(突触传导) 单向传导

突触小泡(递质)→ 突触前膜→突触间隙→ 突触后膜(有受体)→产生兴奋或抑制

下丘脑：体温调节中枢、水平衡调节中枢、生物的节律行为

小脑：维持身体平衡的作用

大脑：调节机体活动的级中枢

脊髓：调节机体活动的低级中枢

4、大脑的高级功能：除了对外界的感知及控制机体的反射活动外，还具有语言、学习、记忆、和思维等方面的高级功能。

大脑S区受损会得运动性失语症：患者可以看懂文字、听懂别人说话、但自己不会讲话

5、激素调节：由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质进行调节

激素调节是体液调节的主要内容，体液调节还有CO2的调节

低于0.8 g/L：低血糖症 高于1.2 g/L;高血糖症、严重时出现糖尿病。

7、人体血糖的三个来源：食物、肝糖原的分解、非糖物质的转化

三个去处：氧化分解、合成肝糖原肌糖原、转化成脂肪蛋白质等

(胰岛B细胞分泌) (胰岛A细胞分泌)

寒冷刺激 下丘脑 促甲状腺激素释放激素 垂体→促甲状腺激素

甲状腺 甲状腺激素 促进细胞的新陈代谢

甲状腺激素分泌过多又会反过来抑制下丘脑和垂体的作用，这就是反馈调节。

人体寒冷时机体也会发生变化;全身发抖(骨骼肌手缩)、起鸡皮疙的(毛细血管收缩)

10、激素调节的特点：微量和高效、通过体液运输(人体各个部位)、作用于靶器官或靶细胞

11、神经调节与体液调节的关系：

①：不少内分泌腺直接或间接地受到神经系统的调节

②：内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能

12、免疫 第二道防线：体液中杀菌物质、吞噬细胞

特异性免疫(获得性免疫) 第三道防线：体液免疫和细胞免疫

在特异性免疫中发挥免疫作用的主要是淋巴细胞

13、免疫系统的功能：防卫功能、监控和清除功能

14、抗原：能够引起机体产生特异性免疫反应的物质(如：细菌、病毒、人体中坏死、变异的细胞、组织)

抗体：专门抗击抗原的蛋白质

15、免疫分为;体液免疫(主要是B细胞起作用)、细胞免疫(主要是T细胞起作用)

第三章：植物的激素调节

感受光刺激的部位在胚芽鞘尖端

向光弯曲的部位在胚芽鞘尖端下部

产生生长素的部位在胚芽鞘尖端

2、胚芽鞘向光弯曲生长原因：

①：横向运输(只发生在胚芽鞘尖端)：在单侧光刺激下生长素由向光一侧向背光一侧运输

②：纵向运输(极性运输)：从形态学上端运到下端，不能倒运

③：胚芽鞘尖端下部生长素分布情况：生长素多生长的快、生长素少生长的慢，胚芽鞘弯曲方向与生长素少的方向一致

3、植物激素：由植物体内产生、能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。

植物生长调节剂：人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质

4、色氨酸经过一系列反应可转变成生长素

在植物体中生长素的产生部位：幼嫩的芽、叶和发育中的种子

生长素的分布：植物体的各个器官中都有分布，但相对集中在生长旺盛的部分

5、植物体各个器官对生长素的忍受能力不同：茎 > 芽 > 根

6、生长素的生理作用：两重性，既能促进生长，也能抑制生长;既能促进发芽也能抑制发芽;既能防止落花落果，也能疏花疏果

在一般情况下：低浓度促进生长，高浓度抑制生长

2、种群密度的测量方法

3、种群：一定区域内同种生物所有个体的总称

群落：一定区域内的所有生物

生态系统：一定区域内的所有生物与无机环境

4、种群的数量变化曲线：

① “ J”型增长曲线

条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。

条件：资源和空间都是有限的

5、K值(环境容纳量)：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群的数量

6、丰富度：群落中物种数目的多少

强者越来越强弱者越来越弱

9、演替：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程

初生演替：是指在一个从来没有被植物覆盖的地面或者是原来存在过植被，但被彻底消灭的地方发生的演替

次生演替：是指在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其它繁殖体的地方发生的演替

人类活动往往会使群落的演替按照不同于自然演替的速度和方向进行

第五章生态系统及其稳定性

分解者：能将动植物尸体或粪便为食的生物

(细菌、真菌、腐生生物)

食物链和食物网(营养结构)：

食物链中只有生产者和消费者其起点：生产者植物

(第一营养级：生产者 初级消费者：植食性动物)

2、生态系统的功能：物质循环和能量流动

3、生态系统总能量来源：生产者固定太阳能的总量

生态系统某一营养级(营养级≥2)

能量去处：呼吸作用、未利用、分解者分解作用、传给下一营养级

4、能量流动的特点：单向流动、逐级递减。

能量在相邻两个营养级间的传递效率：10%～20%

5、研究能量流动的意义：

①：可以帮助人们科学规划，设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用

②：可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系

6、能量流动与物质循环之间的异同

不同点：在物质循环中，物质是被循环利用的;能量在流经各个营养级时，是逐级递减的，而且是单向流动的，而不是循环流动

联系：①两者同时进行，彼此相互依存，不可分割

②能量的固定、储存、转移、释放，都离不开物质的合成和分解等过程

③物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返

7、生态系统中的信息种类：物理信息、化学信息、行为信息(孔雀开屏、蜜蜂跳舞、求偶炫耀)

8、信息传递在生态系统中的作用：

①：生命活动的正常进行，离不开信息的传递;生物种群的繁衍，也离不

②：信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定

信息传递在农业生产中的应用：①提高农产品和畜产品的产量

9、生态系统的稳定性：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。

生态系统具有自我调节能力，而且自我调节能力是有限的

抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力

的稳定性 恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力

一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越差

11、提高生态系统稳定性的方法：

①控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力

②对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统的内部结构和功能的协调

12、生态环境问题是全球性的问题

13、生物多样性：生物圈内所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性

生物多样性包括：物种多样性、基因多样性、生态系统多样性

潜在价值：目前人类不清楚的价值

14、生物多样 间接价值：对生态系统起重要调节作用的价值(生态功能)

15、保护生物多样性的措施：就地保护(自然保护区)、易地保护(动物园)