114 學年度學科能力測驗自然考科 第 47 題

2024 年諾貝爾物理獎主題是仿效腦部神經網路，藉由變化數據節點之間連通的強弱，奠定人工智慧（AI）的基礎。圖 12 為探究神經細胞之間的連通機制，是 1963 年諾貝爾生理學或醫學獎主題的示意圖。通過神經細胞膜傳訊的機制放大圖如圖 13。

電路模型如圖 14，模型中 C_M 代表細胞膜的內、外表面，以及其間的不導電物質。R_Na 與 R_K 為可變電阻，可以改變神經細胞之間連通的強弱，以處理資訊。其中 E_Na、E_K 與 E_L 分別為離子 Na⁺、K⁺ 與其他離子的平衡電壓，相當於等效電池，可以推送或聚集對應的離子，維持細胞內外離子濃度差異。

已知平衡電壓為 E=-\frac{\alpha T}{e}\log(\frac{n_{\text{內}}}{n_{\text{外}}})，其中 n_內 與 n_外 分別為細胞內部與外部的離子濃度，α > 0 為轉換常數，T 為絕對溫度，e 為基本電量。