人工納米流體突觸可實現存內計算，有助研發節能的液體硬件
來源：中國科技網 時間：2024-03-22 16:58
人工納米流體突觸可實現存內計算。圖片來源：洛桑聯邦理工學院
瑞士洛桑聯邦理工學院工程學院研究團隊制造了一種用于內存的新型納米流體設備，這使他們第一次能連接兩個“人工突觸”。該設備為受大腦啟發的液體硬件設計鋪平了道路。這項研究發表在最新一期《自然·電子學》雜志上。
大腦信息處理是直接對存儲的數據執行計算，而計算機則在內存單元和中央處理單元之間來回傳輸數據。這種低效的分離（馮諾依曼瓶頸）導致計算機能源成本不斷上升。
自20世紀70年代以來，研究人員一直致力于研究憶阻器。這是一種電子元件，可像突觸一樣計算和存儲數據。但洛桑聯邦理工學院工程學院納米生物學實驗室構建了一種依賴離子而不是電子的功能性納米流體憶阻器件。這種器件更接近大腦節能的信息處理方式。
電子憶阻器依靠電子和空穴來處理數字信息，而新開發的憶阻器可利用一系列不同的離子來處理。該器件在芯片上制造，方法是在氮化硅膜的中心創建一個納米孔。研究人員添加了鈀和石墨層來創建離子納米通道。當電流流過芯片時，離子通過通道并聚集在孔隙處時，芯片表面和石墨之間產生氣泡。當石墨層被氣泡迫使向上時，該器件變得更加導電，并將存儲狀態切換為“開啟”。當負電壓使各層重新接觸，存儲器則重置為“關閉”狀態。
研究人員表示，大腦中的離子通道在突觸內經歷了結構變化，根據離子流向中央毛孔的形狀，該器件被稱為高度不對稱通道。團隊成功地將兩個高度不對稱通道與一個電極連接起來，從而形成基于離子流的邏輯電路。（張夢然）
責任編輯：沈馨蕊
