東北師范大學成功研制神經(jīng)突觸仿生器件
從東北師范大學獲悉，在國家自然科學基金及國家重大科學研究計劃的資助下，該校劉益春研究組利用InGaZnO材料，構造了具有自主學習和記憶能力的神經(jīng)突觸仿生器件，在單一無機器件中實現(xiàn)了多種生物突觸功能。相關成果發(fā)表在國際學術期刊《先進功能材料》上，并被選為標題頁文章進行了重點報道。
據(jù)介紹，神經(jīng)突觸是人類大腦學習和記憶的基本組成單元，突觸仿生是實現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)計算的重要基礎。突觸可以看做是一種兩端器件，其突觸權重可對刺激信號作出動態(tài)響應，這一特點恰恰與憶阻器的概念相似——電阻的阻值可以隨流經(jīng)電量而發(fā)生改變。因此，利用憶阻器件實現(xiàn)對神經(jīng)突觸的仿生一直是相關領域的研究熱點。
在東北師范大學教授劉益春的帶領下，該研究組利用非晶態(tài)InGaZnO薄膜的電學性質(zhì)可調(diào)節(jié)性及其對激勵信號可作出動態(tài)反應等特點，設計并制備了由兩層不同含氧量的InGaZnO薄層構成的憶阻器件;實現(xiàn)了對神經(jīng)突觸多種生物功能的模擬，涉及興奮性突觸后電流、非線性傳輸特性、長時程/短時程可塑性、刺激頻率響應特性、STDP機制、經(jīng)驗式學習等多個方面，尤其是器件表現(xiàn)出的短時記憶行為與“學習—忘記—再學習”的經(jīng)驗式學習模式符合人類的認知規(guī)律。
同時，科研人員通過系統(tǒng)研究短時可塑性隨溫度的變化規(guī)律，揭示了該器件的運行機制為氧離子的遷移和擴散。
相關專家表示，該成果對促進更加精確地仿生神經(jīng)突觸進而實現(xiàn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡打下了堅實的基礎。
