彌散性憶阻器模仿突觸可以為類似大腦的計(jì)算鋪平道路
憶阻器是一種電氣組件，其電阻取決于過去通過它的電荷量，模仿鈣離子在人腦中兩個(gè)神經(jīng)之間的連接(稱為突觸)上的行為方式。由國際研究人員團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的新型“擴(kuò)散式”憶阻器可以為能夠執(zhí)行高級(jí)感知和學(xué)習(xí)任務(wù)的節(jié)能，神經(jīng)形態(tài)(類似于大腦)的計(jì)算機(jī)鋪平道路。
“過去，人們使用諸如晶體管和電容器之類的設(shè)備來模擬突觸動(dòng)力學(xué)，這種方法可以起作用，但是這些設(shè)備與真實(shí)的生物系統(tǒng)幾乎沒有相似之處。因此，這樣做的效率不高，并且會(huì)導(dǎo)致更大的設(shè)備面積，更大的能耗和更低的保真度。”麻省大學(xué)阿默斯特分校電氣與計(jì)算機(jī)工程教授，研究負(fù)責(zé)人Joshua Yang說。
Yang表示，這種新設(shè)備將可以模擬許多重要的大腦過程，并將多種突觸特征整合在一起。
該研究中描述的新型“擴(kuò)散”憶阻器由銀納米顆粒簇組成，該簇嵌入嵌入在兩個(gè)電極之間的氮氧化硅膜中，該膜充當(dāng)絕緣體。
施加電壓會(huì)破壞簇，并使納米顆粒擴(kuò)散通過薄膜，最終形成導(dǎo)電細(xì)絲，該細(xì)絲將電流從一個(gè)電極傳遞到另一個(gè)電極。一旦移除電壓，溫度就會(huì)下降，納米顆粒會(huì)聚結(jié)成團(tuán)。
通過將新的憶阻器與漂移離子憶阻器結(jié)合使用，漂移器憶阻器的作用類似于鈣離子，鈣離子為神經(jīng)遞質(zhì)打開通道在突觸中通過，漂移憶阻器依靠電場而不是擴(kuò)散，并且針對內(nèi)存應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。研究人員能夠證明一種長期可塑性形式，即依賴于尖峰時(shí)間的可塑性(STDP)。
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