雙層結(jié)構(gòu)突觸仿生憶阻器的時空信息傳遞及穩(wěn)定性*

朱瑋 劉蘭 文常保 李杰

(長安大學(xué)電子與控制工程學(xué)院, 西安 710064)

現(xiàn)有計算機體系架構(gòu)下的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)難以對多任務(wù)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理, 成為制約人工智能技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一, 而人腦的并行運算方式具有高效率、低功耗和存算一體的特點, 被視為打破傳統(tǒng)馮·諾依曼計算體系最具潛力的運算體系.突觸仿生器件是指從硬件層面上實現(xiàn)人腦神經(jīng)擬態(tài)的器件, 它可以模擬腦神經(jīng)對信息的處理方式, 即“記憶”和“信息處理”過程在同一硬件上實現(xiàn), 這對于構(gòu)建新的運算體系具有重要的意義.近年, 制備仿生突觸器件的憶阻材料已獲得進(jìn)展, 但多聚焦于神經(jīng)突觸功能的模擬, 對于時空信息感知和傳遞的關(guān)鍵研究較為缺乏.本文通過制備一種雙層結(jié)構(gòu)憶阻器, 實現(xiàn)了突觸仿生器件的基本功能包括雙脈沖易化和抑制、脈沖時間依賴突觸可塑性(spiking time dependent plasticity, STDP)和經(jīng)驗式學(xué)習(xí)等, 還對器件的信息感知、傳遞特性和穩(wěn)定性進(jìn)行了研究, 發(fā)現(xiàn)該器件脈沖測試結(jié)果滿足神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理時空信息的基本要求, 這一結(jié)果可以為憶阻器在類腦芯片中的應(yīng)用提供參考.

1 引 言

類腦芯片是能實時模擬人類大腦處理信息的新一代智能芯片, 它可以為多任務(wù)執(zhí)行、大數(shù)據(jù)處理和智能人機交互等應(yīng)用技術(shù)提供強大的硬件支持.不同于現(xiàn)有集成芯片技術(shù), 類腦芯片主要是由數(shù)十萬個神經(jīng)突觸和神經(jīng)元仿生器件構(gòu)成, 這些器件可以從硬件層面上模擬人腦神……