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基于二維材料的新型高速神經元晶體管誕生

2017-06-28 09:42:15 作者：本網整理來源：中國國防科技信息網分享至：

近日，新加坡南洋理工大學和電子科技大學的研究人員共同開發出一種與真實生物大腦中神經元高度相似的新型“神經元晶體管”。該器件可作為神經形態計算硬件的基本構建模塊用于具有超強計算能力的自學習及自適應系統中。該研究已發表在最新一期的《納米技術》上。

為了讓晶體管的行為更接近生物大腦中的神經元，必須能夠使晶體管實現類神經元的功能，特別是加權求和以及閾值函數計算。生物神經元能夠接收來自其它眾多神經元的加權輸入信號，然后將這些信號進行加權求和并與相應閾值進行分析比較從而決定是否將信息傳遞出去。人類大腦擁有數百億的神經元細胞，這些細胞每時每刻都在高速進行著加權求和及閾值分析計算來控制我們所有的思維和行動。

在這項最新的研究工作中，研究人員創造出一種與單個神經元細胞功能類似的具有加權求和及閾值分析計算能力的全新神經元晶體管。該晶體管并未采用傳統晶體管所普遍采用的硅基材料，而是用用過渡金屬硫化物二維材料二硫化鉬薄片制作而成。

為了證明該神經元晶體管具有與真實神經元細胞具有相似的行為，研究人員展示了用單個柵極或同時用兩個柵極控制神經元晶體管的實驗。在同時用兩個柵極控制神經元晶體管的實驗中，晶體管進行了加權求和計算。此外，研究人員還進行了用該晶體管完成雙珠算盤計算任務等邏輯計算功能的實驗。

該神經元晶體管最大的優勢便是計算速度快。雖然當前已經報道過很多其它的神經元晶體管，但這些晶體管通常只能以低于0.05赫茲的頻率運行，遠遠低于生物神經元平均5赫茲的放電頻率。而新型神經元晶體管可以在0.01~15赫茲的較寬的頻率范圍下運行，這對于高性能神經形態硬件的開發非常重要。

下一步，研究人員打算為該神經元晶體管添加更多的控制柵極，使其能夠接收和處理更多的輸入信號，從而更加接近于真實神經元。此外，研究人員還計劃將新型神經元晶體管與憶阻器進行集成來構建與人類大腦類似的功能更為強大的神經形態系統。

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責任編輯：殷鵬飛

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