3.1　生物神經元

人腦是一個嘆為觀止的、高效的、巧奪天工的信息處理系統，是一個高度復雜的、非線性的和并行的系統。據研究，人腦有1000億個神經元，每個神經元與其他神經元之間有1000個以上的連接。因此，人腦中有100～1000萬億個連接。從結構上看，人腦中的神經元之間的連接形式既非全連接、更不是分層次的連接形式，而是部分互連形式。而且，大腦工作的能耗非常低，每秒每個操作消耗能量僅約10-16焦耳，遠低于當今世界最先進的計算機。

如圖3-1所示，大腦內部有許多叫作神經元的神經細胞互相連接。每個神經元由四個部分組成：細胞體、樹突、軸突、突觸。

圖3-1　生物神經元結構

神經元的主體是細胞體，它由細胞核、細胞質、細胞膜等組成，每個細胞體都有一個細胞核，埋藏在細胞體之中，進行呼吸和新陳代謝等生化過程。

樹突為多個較短的神經纖維組成的接收網絡，軸突是單根長纖維，負責把細胞體的輸出信號導向其他神經元。突觸為兩個神經元的結合點。

我們最感興趣的是，樹突是信號的輸入端，軸突負責信息傳遞和輸出。

神經元有兩種工作狀態：興奮、抑制，這非常適合用計算機的二進制“0、1”來處理。

當經樹突傳入的神經沖動使細胞膜電位升高超過閾值時，細胞進入興奮狀態，產生神經沖動并由軸突輸出。對應于計算機可以設成輸出“1”。

當經樹突傳入的神經沖動使細胞膜電位下降低于閾值時，細胞進入抑制狀態，沒有神經沖動輸出。對應于計算機可以設成輸出“0”。