研發中的響應性材料可以根據早期條件改變其行為。受生物系統的啟發，一種新的材料已經被開發出來，它可以根據以前的經驗改變其電學行為，有效地賦予它一種基本形式的適應性記憶。這種自適應材料可以在下一代醫療和環境傳感器以及軟體機器人或活性表面中發揮重要作用。這一突破是由芬蘭阿爾託大學的研究人員實現的。

一種新的材料已經被開發出來，它可以根據以前的經驗改變其電氣行為。這有效地給了它一個基本形式的自適應記憶。(圖為藝術家對電學適應性材料的概念）。

響應性材料已經在一系列應用中變得很普遍，從在陽光下變黑的眼鏡到藥物輸送系統。然而，現有的材料每次都是以同樣的方式反應，它們對變化的反應並不取決於它們的歷史，它們也不會根據它們的過去進行調整。

這與生命系統有根本的不同，生命系統會根據以前的條件動態地調整其行為。”材料科學的下一個大挑戰之一是開發真正的智能材料，其靈感來自於生物體。我們想開發一種能根據其歷史調整其行為的材料，”阿爾託大學的學院研究員Peng Bo說，他是這項研究的資深作者之一。

磁珠在磁場中形成的柱子的形狀和導電性取決於磁場的強度和歷史。資料來源：Olli Ikkala / 阿爾託大學

研究人員合成了微米大小的磁珠，然後用磁場進行刺激。當磁鐵打開時，這些磁珠堆積起來形成柱子。磁場的強度影響著磁柱的形狀，這反過來又影響著它們導電的能力。

“有了這個系統，我們把磁場刺激和電反應結合起來。有趣的是，我們發現，導電性取決於我們是快速還是緩慢地改變磁場。這意味著，電反應取決於磁場的歷史。如果磁場在增加或減少，電行為也是不同的。該反應顯示出雙穩態，這是一種基本的記憶形式。材料的行為就像它對磁場有記憶一樣，”Peng解釋說。

基本學習

該系統的記憶還允許它以一種類似於基本學習的方式行事。儘管生物體內的學習是非常複雜的，但其在動物中最基本的元素是神經元之間的連接反應的變化，即所謂的突觸。根據它們被刺激的頻率，神經元中的突觸將變得更難或更容易激活。這種變化被稱為短期突觸可塑性，使一對神經元之間的連接變得更強或更弱，這取決於它們最近的歷史。

研究人員能夠用他們的磁珠完成類似的事情，儘管其機製完全不同。當他們將磁珠暴露在快速脈動的磁場中時，該材料的導電性能變得更好，而較慢的脈動則使其導電性能變差。

阿爾託的傑出教授奧利-伊卡拉（Olli Ikkala）說：”這讓人想起了短期突觸可塑性。新材料的功能有點像一個突觸。我們所展示的為下一代的生命啟發材料鋪平了道路，它將藉鑑生物的適應、記憶和學習過程。”

“在未來，可能會有更多的材料在算法上受到類似生命特性的啟發，儘管它們不會涉及生物系統的全部複雜性。這樣的材料將成為下一代軟體機器人以及醫療和環境監測的核心，”Ikkala補充說。