跳级成功的喜悦尚未完全褪去,林深和苏玥便迎来了大学生涯的重要里程碑——通过江教授的推荐,成功进入空海科技大学“神经信号与记忆工程”核心实验室实习。这是学校最顶尖的科研实验室之一,配备了全球领先的神经信号模拟设备、高精度传感器研发平台和全息实验调试系统,无数关于记忆科学的前沿研究都诞生于此。
第一次走进实验室的那天,林深的手心微微出汗。透过透明的能量隔离门,他看到实验室内部整齐排列着银白色的实验台,台面上的智能仪器闪烁着淡蓝色的微光;墙面嵌入了巨大的全息显示屏,实时滚动着各类实验数据;几位穿着白色实验服的科研人员正围绕着一台复杂的设备讨论,偶尔操作全息界面调整参数,整个空间弥漫着严谨而专注的科研氛围。
“欢迎你们加入实验室。”负责指导他们的李研究员迎了上来,他是江教授的得意门生,主攻神经信号捕捉技术,胸前的工作牌上印着“高级科研助理 李哲”。李哲笑着递给两人两套合身的白色实验服,“作为实习生,你们的第一个任务是设计并搭建一套简易神经信号捕捉装置,目标是能初步捕捉到模拟海马体的神经放电信号。这个任务看似基础,却能检验你们的跨学科应用能力,为后续参与核心项目打下基础。”
苏玥接过实验服,眼神里满是兴奋:“谢谢李老师,我们一定会认真完成任务!”林深也郑重点头,指尖不自觉地摩挲着口袋里的金属吊坠——父母的技术手册里,曾多次提及神经信号捕捉装置的核心原理,如今终于有机会亲手实践,他心中既有期待,也有一丝紧张。
进入实验室后,李哲先带着两人熟悉了各类设备:能模拟不同脑区神经活动的“神经信号模拟器”、精度达到纳米级的“超导传感器”、可实时分析信号数据的“全息调试终端”……每一件设备都让两人大开眼界。“这些设备的操作规范都在全息手册里,你们先熟悉三天,然后提交实验方案,方案通过后再开始搭建装置。”李哲叮嘱道,“记住,实验室的每一项操作都要严谨,数据记录必须精准,科研容不得半点马虎。”
接下来的三天,林深和苏玥完全沉浸在设备学习中。他们每天早早来到实验室,对照全息手册反复练习设备操作,记录下各类设备的参数范围和使用注意事项。林深重点研究神经信号模拟器的工作原理,通过调整参数,模拟出不同强度、不同频率的神经放电信号,熟悉记忆相关神经信号的特征;苏玥则专注于超导传感器和全息调试终端的操作,研究如何优化传感器的信号接收效率,以及如何通过调试终端实时分析信号数据。
“我发现,模拟海马体的神经信号时,频率在10-30Hz之间的信号,更接近真实的记忆编码信号。”第四天一早,林深将整理好的信号特征分析报告递给苏玥,“我们的捕捉装置,需要重点针对这个频率范围的信号进行优化,才能提高捕捉精度。”
苏玥接过报告,结合自己的设备研究成果,快速梳理出实验方案的核心框架:“我同意。装置可以分为三个模块——信号采集模块、信号放大模块和信号分析模块。采集模块用超导传感器,重点优化针对10-30Hz信号的接收灵敏度;放大模块采用低噪声运算放大器,避免放大信号的同时引入干扰;分析模块通过全息调试终端,实时显示并分析捕捉到的信号。”
两人分工明确:林深负责设计信号采集模块的结构,结合神经科学知识确定传感器的摆放位置和采集参数;苏玥负责设计信号放大模块的电路,并编写信号分析模块的基础程序。方案提交给李哲后,很快得到了认可:“思路清晰,模块划分合理,考虑到了信号特征与设备性能的匹配性。不过要注意,低噪声运算放大器的参数调试是关键,稍有不慎就会影响信号质量。”
正式开始搭建装置后,两人每天都泡在实验室里。林深先根据设计方案,在智能实验台上固定好超导传感器,通过全息定位系统调整传感器的角度和高度,确保能精准对准神经信号模拟器的模拟输出端。这个过程需要极高的耐心,哪怕偏差0.1毫米,都可能导致信号捕捉失败。林深反复调试了几十次,直到传感器的定位误差控制在0.05毫米以内,才满意地停下。
苏玥则专注于电路搭建。她在绝缘电路板上,小心翼翼地焊接电阻、电容、运算放大器等元件,每一个焊点都要精准牢固。“运算放大器的增益参数设置为40dB比较合适,既能将微弱的神经信号放大到可检测范围,又不会导致信号失真。”苏玥一边焊接,一边和林深沟通,“我已经编写好了基础的信号分析程序,能实时显示信号的频率和振幅。”
装置搭建完成的那天,两人都难掩兴奋。林深启动神经信号模拟器,调整参数模拟出海马体的记忆相关神经信号;苏玥打开全息调试终端,启动信号分析程序,然后轻轻按下装置的启动按钮。然而,全息屏幕上却只显示出杂乱无章的干扰信号,没有任何符合预期的神经信号波形。
“怎么会这样?”苏玥皱起眉,语气里满是困惑,“我们的方案明明很合理,搭建过程也没有出错啊。”林深没有慌乱,而是冷静地说:“别着急,我们一步步排查问题。先检查传感器的采集参数,再检查放大模块的电路,最后看看是不是存在外部干扰。”
两人先重新调整了传感器的采集参数,将接收灵敏度调到最高,再次启动装置,结果依旧不理想。接着,他们拆解了信号放大模块的电路,仔细检查每一个元件和焊点,发现运算放大器的一个引脚焊接不够牢固,导致信号传输不稳定。苏玥立刻重新焊接,确保焊点牢固可靠。
再次启动装置,全息屏幕上终于出现了微弱的信号波形,但波形依旧不够清晰,存在明显的干扰杂波。“应该是外部干扰导致的。”林深观察着波形,分析道,“实验室里其他设备的运行,可能会产生电磁干扰,影响神经信号的捕捉。”
为了排除干扰,他们在装置周围搭建了一层小型的电磁屏蔽罩。这是一种由特殊导电材料制成的屏蔽装置,能有效阻挡外部电磁信号的干扰。搭建完成后,他们再次进行实验——这一次,全息屏幕上的信号波形清晰了许多,能隐约看到10-30Hz的频率峰值,但信号的稳定性依旧不足,波形时不时会出现波动。
“还是有问题。”苏玥调出信号分析数据,眉头紧锁,“信号的信噪比只有15dB,远低于理想的30dB,这样的信号质量无法用于后续的记忆解码研究。”林深陷入了沉思,他想起父母技术手册里提到的:“神经信号捕捉的核心难点,在于如何在复杂环境中分离有效信号与干扰信号。”
“或许我们可以在信号采集模块增加一个滤波电路。”林深突然开口,“通过滤波电路,过滤掉10Hz以下和30Hz以上的干扰信号,只保留我们需要的频率范围的信号,这样能提高信噪比。”苏玥眼前一亮:“这个思路可行!我之前只关注了放大模块,忽略了滤波的重要性。我们可以采用有源滤波电路,滤波效果更好。”
两人立刻调整方案,在信号采集模块和放大模块之间增加了有源滤波电路。苏玥重新设计电路,焊接元件;林深则调整传感器的采集参数,与滤波电路的参数相匹配。这一次,他们更加谨慎,每一个步骤都反复核对,确保没有任何疏漏。
当两人再次启动装置时,实验室里的空气仿佛都变得紧张起来。神经信号模拟器平稳运行,捕捉装置的指示灯正常闪烁,全息屏幕上缓缓浮现出信号波形——这一次,波形清晰而稳定,频率精准地集中在10-30Hz之间,信噪比达到了28dB,无限接近理想值。
“成功了?”苏玥的声音带着一丝颤抖,眼睛紧紧盯着屏幕。林深刚要点头,却发现波形突然开始波动,随后逐渐变得杂乱,最终又恢复成了干扰信号。“怎么回事?”两人同时愣住,刚刚的喜悦瞬间被沮丧取代。
他们反复启动装置,发现信号只能稳定捕捉3-5秒,之后就会出现波动甚至消失。“可能是滤波电路的稳定性不足。”苏玥拆解了滤波电路,仔细检查后发现,其中一个电容的性能不稳定,导致滤波效果时好时坏。“这种普通电容的稳定性不够,无法满足长期实验的需求。”李哲恰好路过,看到他们的困境,给出了建议,“你们可以尝试使用2120年陨星材料制成的特种电容,这种电容的稳定性和抗干扰能力都远超普通电容。”
然而,特种电容是实验室的核心材料,仅用于核心科研项目,实习生无法直接使用。李哲表示,需要他们提交详细的材料申请报告,说明使用理由和预期效果,经过教授团审批后才能领用。“审批流程至少需要一周时间。”林深看着手中的普通电容,心里有些失落,“我们的实习任务期限只有两周,恐怕来不及了。”
接下来的几天,两人尝试了各种方法优化普通电容的稳定性,比如调整电路参数、增加散热装置,但效果都不理想。装置始终无法长期稳定地捕捉神经信号,最终的实验结果未能达到预期目标。实习任务期限结束时,林深和苏玥向李哲提交了实验报告,详细记录了方案设计、装置搭建、问题排查和优化过程,以及最终未能成功的原因。
“虽然你们的装置没有最终成功,但我对你们的表现很满意。”李哲看完报告,笑着说,“你们在实验过程中,展现了扎实的专业知识和出色的协作能力,能够发现问题并积极尝试解决,这正是科研所需要的品质。更重要的是,你们积累了神经信号捕捉装置设计与搭建的基础经验,这比实验结果本身更有价值。”
李哲的话让两人重拾信心。林深看着实验台上的捕捉装置,虽然未能成功,但每一个零件都凝聚着他们的心血,每一次调试都让他对神经信号捕捉技术有了更深的理解。“这次实验让我明白,理论知识与实践操作之间还有很大的差距。”林深感慨道,“比如滤波电路的设计,课本上只讲了原理,实际应用中却要考虑电容稳定性、外部干扰等很多细节。”
苏玥也点头认同:“我也收获很大。之前设计算法时,我只关注理论性能,这次实验让我意识到,算法要和硬件设备紧密匹配,才能发挥最佳效果。而且,和林深的协作也让我学会了从神经科学的角度思考问题,不再局限于算法本身。”
离开实验室时,夕阳透过窗户洒在实验台上,将捕捉装置的影子拉得很长。林深和苏玥并肩走着,虽然实验未能成功,但两人的眼神里都充满了坚定。“这次的失败,让我们找到了很多改进方向。”苏玥侧过头,看向林深,“等我们拿到特种电容,再重新优化装置,一定能成功捕捉到稳定的神经信号。”
“好。”林深点点头,心中的目标更加清晰,“而且,这次实验积累的经验,也能为我们后续研发记忆保留技术打下基础。神经信号捕捉是记忆提取的第一步,我们必须把这一步走扎实。”
实验室的初体验,虽然以“未成功”告终,却让林深和苏玥真正接触到了科研的本质——在不断尝试、不断失败、不断优化中前进。他们积累的基础实验经验,如同黑暗中的微光,照亮了后续的科研之路。而两人在协作中愈发深厚的默契,也让他们更加坚信,只要携手同行,就没有攻克不了的难关。神经信号捕捉的雏形虽未圆满,但属于他们的科研探索,才刚刚进入更深入的阶段。