对比传统电子计算机与人类大脑，在传统的电子器件中，计算和存储功能是通过元器件内部电子和空穴的移动作为信号载体来实现的。而在生物系统中，信号载体不再是电子，而是具有不同尺寸、形状和化学性质的离子，这种信息载体上的差异带来了电子计算机与人类大脑这两个系统的本质不同。

离子学的出现，实现了离子传输与电导性能的有机结合，是一种将电子特性与离子电导率相结合的信号处理工具，将成为电子器件与生物体系之间最具潜力的信号传递与翻译媒介，建立起生物脑与人工脑之间的界面和桥梁。在生物体系中，众多生理过程的发生都源于生物纳米孔道中的离子传输行为。

为了进一步探索这些生命过程中的物质传输机理，纳流控作为一门研究纳米限域空间中流体行为的新兴学科，逐渐成为科学界关注的前沿热点领域。借助纳流控技术和纳流器件模仿和实现生命活动中的各种离子传输现象也逐渐从想象变为现实。例如，基于二维平面纳流器件，Robin等人成功重现了类似于生物神经元产生的电压尖峰动作电位信号，展现了纳流离子器件在模仿生物神经系统行为中具有巨大潜力（如下图）。

受到离子通道具有不同的结构与形状的启发，科学家通过实验或理论手段构建出具有各种不同几何形状的纳米限域空间，并研究其中不同的离子传输行为，这些研究推动着纳流离子学的发展。在一维（1D）纳米限域空间中，通过几何形状和内表面电荷分布的不对称设计可以在溶液体系中重现类似二极管的离子整流特性。另外，二维（2D）纳米材料，例如石墨烯、氮化硼、二硫化钼等的出现，为实验中获得2D平面限域空间提供的可行性途径，极大地激发了纳流离子学的进一步发展。

与1D纳米流体相比，2D平面限域扩大了离子传输的平移自由度，导致离子之间的相互作用次数增加、相互作用增强、且相互作用形式更加多样，同时离子运动的滞后效应为离子电路带来了潜在的记忆效应，为脑机接口和类脑计算等技术的发展与运用带来了新机遇。

脑机接口技术（Brain-computer interface，BCI）一直是科幻小说等文学作品中的热门话题。但是现阶段，大脑与计算机的双向沟通远未实现实用化，其中一个主要的原因就是这两个系统采用的是两种不同的信号传导介质。基于离子传导的纳流离子器件不仅具有与神经元兼容的信号，还具有与生理水溶液环境兼容的工作介质，将成为实现大脑与计算机双向连接互通最具潜力的发展方向。

对于纳流离子系统信号转换与传输机制的基础研究将进一步深化我们对于同样基于离子传导的神经系统中信息交流机制的理解，这将极大地推动纳流离子学与交互式BCI、可穿戴/植入式BCI或神经元计算机接口以及类脑智能等的跨学科探索性研究，促进人机智能共生、脑-机智能协同，最终实现借助人工智能突破生物智能的局限，发展出兼有生物智能与人工智能优势互补的新型智能形态。