【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學(xué)物理學(xué)院鄭立梅教授團隊成功研發(fā)了一種具有高度生物擬真性的鐵電隧道結(jié)的人工神經(jīng)突觸器件，該器件結(jié)合氧空位遷移和鐵電極化翻轉(zhuǎn)兩種阻變機制，在單一器件中同時實現(xiàn)了具有雙向弛豫特性的短期可塑性和具有自適應(yīng)特性的長時可塑性。基于該器件的雙向弛豫特性，通過不同極性的電壓對視覺和聽覺感官信息進行編碼，成功實現(xiàn)了語音和圖片兩種信息模式的識別任務(wù)；基于該器件獨特的自適應(yīng)長期可塑性，成功模擬了視覺皮層的方位識別和運動檢測功能。該研究成果以“An Adaptive Solid-state Synapse with Bi-directional Relaxation for Multimodal Recognition and Spatio-temporal Learning”為題發(fā)表在Advanced Materials期刊。山東大學(xué)物理學(xué)院教授鄭立梅、齊魯工業(yè)大學(xué)趙樂、英國巴斯大學(xué)教授Alain Nogaret、山東大學(xué)物理學(xué)院教授顏世申為共同通訊作者。山東大學(xué)物理學(xué)院碩士研究生聶仿，哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士研究生房紅、王杰為共同第一作者。山東大學(xué)物理學(xué)院為第一單位。
 

圖1.基于鐵電隧道結(jié)憶阻器實現(xiàn)多模式識別和時空學(xué)習(xí)
 

　　大腦具有強大的信息處理能力，包括多種模式信息的感知、處理及時間、空間信息相關(guān)的學(xué)習(xí)能力等。這些功能的實現(xiàn)，依賴于多樣化的突觸可塑性機制。其中，長時程突觸可塑性被認(rèn)為是學(xué)習(xí)和記憶的基礎(chǔ)，而短時程突觸可塑性則有助于時序信息的處理和適應(yīng)性行為的產(chǎn)生。突觸可塑性在多個時間尺度上的共存，賦予了生物神經(jīng)系統(tǒng)強大的適應(yīng)性。在人工突觸器件的設(shè)計中，如何將長時和短時可塑性有效地整合到同一器件中，并通過它們的相互作用實現(xiàn)自適應(yīng)長時可塑性，對模擬視覺皮層的時空學(xué)習(xí)功能具有重要意義。