朱玮 刘兰 文常保 李杰

(长安大学电子与控制工程学院, 西安 710064)

现有计算机体系架构下的神经网络难以对多任务复杂数据进行高效处理, 成为制约人工智能技术发展的瓶颈之一, 而人脑的并行运算方式具有高效率、低功耗和存算一体的特点, 被视为打破传统冯·诺依曼计算体系最具潜力的运算体系.突触仿生器件是指从硬件层面上实现人脑神经拟态的器件, 它可以模拟脑神经对信息的处理方式, 即“记忆”和“信息处理”过程在同一硬件上实现, 这对于构建新的运算体系具有重要的意义.近年, 制备仿生突触器件的忆阻材料已获得进展, 但多聚焦于神经突触功能的模拟, 对于时空信息感知和传递的关键研究较为缺乏.本文通过制备一种双层结构忆阻器, 实现了突触仿生器件的基本功能包括双脉冲易化和抑制、脉冲时间依赖突触可塑性(spiking time dependent plasticity, STDP)和经验式学习等, 还对器件的信息感知、传递特性和稳定性进行了研究, 发现该器件脉冲测试结果满足神经网络处理时空信息的基本要求, 这一结果可以为忆阻器在类脑芯片中的应用提供参考.

1 引 言

类脑芯片是能实时模拟人类大脑处理信息的新一代智能芯片, 它可以为多任务执行、大数据处理和智能人机交互等应用技术提供强大的硬件支持.不同于现有集成芯片技术, 类脑芯片主要是由数十万个神经突触和神经元仿生器件构成, 这些器件可以从硬件层面上模拟人脑神……