中美合作 神经形态计算研究取得重大突破

【波士顿双语网讯】近日,苏州大学功能纳米与软物质研究院 Mario Lanza 教授领导的研究团队与美国斯坦福大学合作,研制出了可以模拟人脑神经突触一些行为的忆阻器。突触连接着人脑不同神经元的神经末梢,当前端神经元受到刺激时,这些突触通过分泌钙离子和钠离子的方式改变自身的阻值,从而决定是否将这一刺激传递到后端神经元。与此相似,由导体/绝缘体/导体结构组成的忆阻器,其绝缘体层的阻值会在外加的电子脉冲下,通过释放氧离子/金属离子的方式发生改变,从而达到模拟人脑神经突触的作用。

上图:金属/六方氮化硼/金属结构的电子突触示意图。通过施加电子脉冲,金属电极之间能够形成导电细丝而改变器件阻态。(银色,蓝色和黄色圆球分别代表金属,氮和硼原子)

尽管忆阻器是当前可以模拟人脑神经突触行为最有应用前景的电子器件,但直到现在,由传统金属氧化物作为绝缘体层的忆阻器在应用上仍然面临很多问题,在施加的电子脉冲下,其绝缘层阻态的改变是一个急剧变化的过程,而人脑神经突触阻态的改变是一个取决于时间逐渐变化的过程。

该研究工作的第一作者石媛媛向记者介绍,Mario Lanza 教授团队第一次通过应用先进的二维材料如多层六方氮化硼(又被称为白石墨烯)作为绝缘体层,研制出了具有非常稳定,高重复性弛豫过程特征的忆阻器,给该领域的发展带来了新的机遇。同时,根据改变施加的电子脉冲,该忆阻器表现出与人脑神经突触相似的易失性与非易失性等特征。该项研究成果已在本周发表在《自然•电子》(Nature Electronics) 期刊上,代表了应用于人工智能的神经形态计算研究的一项新的突破。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41928-018-0118-9
Mario Lanza教授课题组链接:http://lanzalab.com/



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