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人工納米流體突觸可實(shí)現(xiàn)存內(nèi)計(jì)算，有助研發(fā)節(jié)能的液體硬件

來源：中國科技網(wǎng) 時(shí)間：2024-03-22 16:58

　　瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院工程學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)制造了一種用于內(nèi)存的新型納米流體設(shè)備，這使他們第一次能連接兩個(gè)“人工突觸”。該設(shè)備為受大腦啟發(fā)的液體硬件設(shè)計(jì)鋪平了道路。這項(xiàng)研究發(fā)表在最新一期《自然·電子學(xué)》雜志上。

　　大腦信息處理是直接對存儲的數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算，而計(jì)算機(jī)則在內(nèi)存單元和中央處理單元之間來回傳輸數(shù)據(jù)。這種低效的分離（馮諾依曼瓶頸）導(dǎo)致計(jì)算機(jī)能源成本不斷上升。

　　自20世紀(jì)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(jì)算和存儲數(shù)據(jù)。但洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院工程學(xué)院納米生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)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(jié)能的信息處理方式。

　　電子憶阻器依靠電子和空穴來處理數(shù)字信息，而新開發(fā)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(chuàng)建一個(gè)納米孔。研究人員添加了鈀和石墨層來創(chuàng)建離子納米通道。當(dāng)電流流過芯片時(shí)，離子通過通道并聚集在孔隙處時(shí)，芯片表面和石墨之間產(chǎn)生氣泡。當(dāng)石墨層被氣泡迫使向上時(shí)，該器件變得更加導(dǎo)電，并將存儲狀態(tài)切換為“開啟”。當(dāng)負(fù)電壓使各層重新接觸，存儲器則重置為“關(guān)閉”狀態(tài)。

　　研究人員表示，大腦中的離子通道在突觸內(nèi)經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)變化，根據(jù)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(tuán)隊(duì)成功地將兩個(gè)高度不對稱通道與一個(gè)電極連接起來，從而形成基于離子流的邏輯電路。（張夢然）

　　責(zé)任編輯：沈馨蕊