突觸可塑性即是通過特定模式的突觸活動產(chǎn)生突觸權(quán)重變化的生物過程，這個過程被認(rèn)為是大腦學(xué)習(xí)和記憶的源頭。因此，模擬神經(jīng)突觸可塑性和學(xué)習(xí)功能，構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是未來實現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)類腦計算機(jī)的關(guān)鍵。近期，中科院物理研究所孫陽研究組在憶耦器的應(yīng)用方面取得了新的進(jìn)展，成功將憶耦器應(yīng)用于突觸電子學(xué)領(lǐng)域。
孫陽研究組在國際上首先提出了一種基于磁電耦合效應(yīng)的非易失性電路元件—憶耦器（memtranstor），并分別基于憶耦器成功演示了室溫下的兩態(tài)存儲、多態(tài)存儲和布爾邏輯運(yùn)算功能。近期，孫陽研究組尚大山副研究員和申見昕博士生等在具有室溫大磁電耦合效應(yīng)的Ni/PMN-PT/Ni憶耦器中，通過調(diào)節(jié)脈沖觸發(fā)電壓和脈沖次數(shù)，實現(xiàn)了電耦值的連續(xù)可逆變化，模擬了神經(jīng)突觸權(quán)重增強(qiáng)和減弱行為。他們通過設(shè)計脈沖電壓觸發(fā)波形，并將兩組脈沖波形進(jìn)行疊加，實現(xiàn)了脈沖時序依賴可塑性（STDP）這種典型的突觸可塑性行為。在此基礎(chǔ)上，他們構(gòu)建了基于憶耦器的4X4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過采用隨機(jī)噪聲學(xué)習(xí)方法，模擬了圖片靜態(tài)和動態(tài)學(xué)習(xí)功能。該工作在國際上首次利用憶耦器模擬了神經(jīng)突觸可塑性和學(xué)習(xí)功能，證明了基于憶耦器構(gòu)建低功耗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可行性，為突觸電子學(xué)和類腦計算技術(shù)的開發(fā)提供了一種全新的途徑。
該工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院項目的支持。
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