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新型忆阻器可逼真摹拟突触行为或为脑计算机

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来源: 作者: 2019-04-05 23:53:11

新型忆阻器可逼真模拟突触行动 或为脑计算机铺平道路

作者:刘霞来源:中国科技-科技

新型忆阻器可逼真摹拟突触行动

或为研制类脑计算机铺平道路

科技北京9月27日电 (刘霞)据美国趣味科学站26道,美国科学家研制出了一种新型散布式忆阻器,摹拟了人脑两个神经元的结点突触内钙离子的行动,逼真度有史以来最高。研究人员表示,新设备有助于开发类脑(神经形态)计算机。这类计算机在履行感知和学习任务方面比传统计算机表现更好,也更节能。

该研究领导者、马萨诸塞大学安姆斯特分校电子和计算机工程教授杨志卿(音译)称:过去,人们用晶体管和电容器来摹拟突触行动,这些装备虽能工作,但与真正的生物系统相似性很低,因此效力不高,且耗能更多,逼真度也不够。

研究表明,人脑约有1000亿个神经元、约1000万亿个突触,科学家们一直希望能研制出类脑计算机来摹拟人脑强大的计算能力和高效率。杨志卿表示:新装备能采取一种更自然、更直接、更逼真的方式摹拟突触,不但摹拟一个突触功能,也包括了其他重要属性。

在生物系统中,当一个神经脉冲到达突触时,会使通道打开,钙离子流进突触,触发大脑释放神经传递素,这些物资会穿过两个神经元之间的沟壑,将脉冲传递给下一个神经元。

最新研制的散布式忆阻器由嵌入一个氧氮化硅薄膜(位于两个电极之间)内的银纳米粒子簇组成。薄膜是绝缘体,但当施加电脉冲时,热和电共同作用,使粒子簇分崩离析,纳米粒子散开通过薄膜并最终构成一根导电丝,让电流从一个电极到达另一个电极。一旦电压移走,温度下落,纳米粒子又重新聚合成簇。研究人员称,由于这1进程类似于生物突触内钙离子的行动,该装备能摹拟神经元的短时间可塑性。

他们也将新忆阻器同漂移忆阻器(依托电场而非散布,非常合适存储用处)结合,展现了神经元的一种长时间可塑性尖峰时刻相干可塑性(STDP)。之前也曾有人用漂移忆阻器摹拟钙离子的行动,但其物理进程与生物突触迥然不同,限制了摹拟突触功能的逼真度和多样性。

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