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由纳米线制成的人工突触

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-04-08浏览次数:1763

来自亚琛和都灵的科学家与来自亚琛和都灵的同事一起制作了一个由纳米线组成的忆阻元素,其功能与生物神经细胞大致相同。该组件可以存储和处理信息以及并行接收大量信号。因此,由氧化物晶体纳米线制成的电阻切换单元已被证明是构建能够接管生物突触和神经元的各种功能的生物启发的“神经形态”处理器的理想候选者。

近年来,计算机已经学到了很多东西。由于人工智能的快速发展,他们现在能够驾驶汽车,翻译文本,击败国际象棋中的世界冠军等等。在这样做时,最大的挑战之一是人工再现人脑中的信号处理。在神经网络中,数据被并行存储和处理。另一方面,传统计算机可以连续快速地完成任务,并清楚地区分信息的存储和处理。通常,神经网络只能使用传统硬件以非常麻烦和低效的方式进行模拟。

具有模仿人类大脑工作方式的神经形态芯片的系统提供了显着的优势。该领域的专家将这种类型的生物启发计算机描述为能够以分散的方式工作,其中多个处理器通过诸如大脑中的神经元之类的网络彼此连接。如果处理器发生故障,另一个处理器可以接管其功能。更重要的是,生物启发的处理器应该具有学习的能力,就像大脑中的练习导致信号传输的改善一样。

“凭借当今的半导体技术,这些功能在某种程度上已经可以实现。但这些系统适用于特定应用,需要大量的空间和能源,“ForschungszentrumJülich的Ilia Valov博士说。 Jülich的PeterGrünberg研究所的研究人员解释说:“我们的纳米线设备由氧化锌晶体制成,可以处理甚至存储信息,并且非常紧凑和节能。”

多年来,忆阻细胞被认为是接管生物启发计算机的神经元和突触功能的最佳机会。它们根据流过它们的电流的强度和方向改变它们的电阻。与传统晶体管相比,即使切断电流,它们的最终电阻也保持不变。因此,忆阻器基本上能够学习。

为了创造这些特征,ForschungszentrumJülich和亚琛大学的科学家使用了都灵科技大学同事制造的单一氧化锌纳米线。这种类型的纳米线大小约为千分之一毫米,比人类头发薄一千倍。由此产生的忆阻元件不仅占用少量空间,而且还比闪存更快地切换。

与其他固体相比,纳米线提供了有前景的新物理特性,并在开发新型太阳能电池,传感器,电池和计算机芯片时用于其他领域。它们制造起来相对简单。纳米线通过将特定材料蒸发沉积到合适的基底上而产生,在基底上它们实际上自己生长。

为了形成功能性细胞,纳米线的末端必须连接到合适的金属,在这种情况下是铂和银。金属充当电极,并且还释放由适当电流触发的离子。金属离子可以在线的表面上扩散并构建桥以改变其导电性。

然而,由单个纳米线制成的部件仍然太孤立而不适用于芯片。因此,Jülich和都灵研究人员的下一步是创建和研究一个忆阻元素,该元素由更大,相对容易生成的数百个纳米线集合组成,提供更多令人兴奋的功能。