50、从振荡反应到机器人技术：复杂系统计算的新探索

从振荡反应到机器人技术：复杂系统计算的新探索

复杂系统与延迟反馈

复杂系统自然地与延迟反馈相关联，这种延迟源于信号传播或处理的有限速度。延迟可以被理解为动态系统的一种记忆形式，其数学表达式为：
[
\frac{dx}{dt} = f(x(t), x(t - \tau))
]
其中，(f) 表示非线性函数，(\tau) 是延迟时间。由于系统的当前状态 (x(t_0)) 依赖于其自身历史，这种动态在许多情况下可被控制和用于计算。

作为计算平台的系统动力学

人类的智能源于神经系统复杂的结构和动态特征。神经系统的基本单元是神经元，每个神经元都是一个非线性动态系统，可在振荡、混沌或可兴奋状态下工作。

• 神经元的工作机制
  • 静息状态 ：神经元处于静息时，通常具有负的跨膜电位，即超极化状态。
  • 信号响应 ：当接收到抑制性信号时，跨膜电位变得更负，超极化程度增加；接收到兴奋性信号时，跨膜电位变得不那么负，神经元去极化。当兴奋性信号足够强，使跨膜电位达到阈值时，神经元会产生动作电位。
  • 动作电位传播 ：动作电位以电化学波的形式通过轴突传播，到达突触后转化为化学信号（神经递质），释放到其他相连神经元的树突上。
• 神经元的响应类型
  • I 型和 II 型