每日動(dòng)態(tài)!巴塞羅那大學(xué)開發(fā)了一種新材料，能夠模仿大腦存儲(chǔ)信息

【資料圖】

巴塞羅那大學(xué)(UAB)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種磁性材料，能夠模仿大腦存儲(chǔ)信息的方式，這種材料使得模擬神經(jīng)元的突觸成為可能，并首次模擬深度睡眠時(shí)的學(xué)習(xí)過程。研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在了Materials Horizons雜志上。

神經(jīng)形態(tài)計(jì)算是通過模擬神經(jīng)元的主要突觸功能來模擬大腦行為的一種新的計(jì)算范式。這些功能中包括神經(jīng)元的可塑性:根據(jù)刺激神經(jīng)元的電脈沖的持續(xù)時(shí)間和重復(fù)程度來訓(xùn)練存儲(chǔ)或忘記信息的能力，這種可塑性有關(guān)學(xué)習(xí)和記憶。

研究人員開發(fā)了一種基于薄層單氮化鈷(CoN)的材料，通過施加電場(chǎng)，可以控制該層與放置該層的液體電解質(zhì)之間的界面上鈉離子的積累。ICREA研究教授Jordi Sort和Serra Húnter終身教授Enric Menéndez解釋說:“這種新材料通過電壓控制離子運(yùn)動(dòng)，其方式類似于我們的大腦，速度類似于神經(jīng)元產(chǎn)生的速度，為毫秒級(jí)。”他們還表示:“我們已經(jīng)開發(fā)了一種人工突觸，在未來可能成為一種新的計(jì)算范式的基礎(chǔ)，取代目前計(jì)算機(jī)使用的模式。”

通過施加電壓脈沖，可以以一種可控的方式模擬諸如記憶、信息處理、信息檢索等過程，并且第一次可以在不施加電壓的情況下進(jìn)行信息的可控更新。這種控制是通過修改單氮化鈷層的厚度(這決定了離子運(yùn)動(dòng)的速度)和脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)的。“當(dāng)單氮化鈷層的厚度低于50納米，并以大于每秒100循環(huán)的頻率施加電壓時(shí)，我們成功地模擬了一個(gè)額外的邏輯功能:一旦施加電壓，該設(shè)備就可以被設(shè)定為學(xué)習(xí)或忘記，而不需要任何額外的能量輸入，模仿大腦在深度睡眠時(shí)發(fā)生的突觸功能，不施加任何外部信號(hào)就可以繼續(xù)處理信息。”Jordi Sort說。

該研究論文題為"Frequency-dependent stimulated and post-stimulated voltage control of magnetism in transition metal nitrides: towards brain-inspired magneto-ionics"，已發(fā)表在Materials Horizons 上。

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參考資料：DOI: 10.1039/D2MH01087A

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