脑激发的分子忆内函数具有出色的内存重新配置性

2021年9月2日 新闻工作人员/来源
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新的可重构忆阻器或者是电子存储器件基于可以在几个离散的顺序电压下在开启和关闭状态之间转换的分子系统。发表在期刊上自然

大脑皮层神经元之间丰富的树突-突触相互连接,嵌入复杂的逻辑结构,使复杂的决策能力大大超过任何人工电子模拟。其物理复杂性远远超出了现有的电路制造技术:此外,大脑中的网络是动态可重构的,这为不断变化的环境提供了灵活性和适应性。相比之下,最先进的半导体逻辑电路是基于硬线连接的阈值开关,以执行预定义的逻辑功能。推进逻辑电路的性能,Goswami等。通过表达纳米级材料特性的复杂逻辑重新想象基本的电子电路元件。图片学分:新加坡国立大学。

大脑皮层神经元之间丰富的树突-突触相互连接,嵌入复杂的逻辑结构,使复杂的决策能力大大超过任何人工电子模拟。其物理复杂性远远超出了现有的电路制造技术:此外,大脑中的网络是动态可重构的,这为不断变化的环境提供了灵活性和适应性。相比之下,最先进的半导体逻辑电路是基于硬线连接的阈值开关,以执行预定义的逻辑功能。为了提高逻辑电路的性能,戈斯瓦米。通过表达纳米级材料特性的复杂逻辑重新想象基本的电子电路元件。图片学分:新加坡国立大学。

“这项工作是我们在设计低能耗计算方面的一个重大突破,”该研究所的研究员a·阿里安多(a . Ariando)博士说新加坡国立大学

“在单个元素中使用多个切换的想法借出了大脑工作的灵感,并从根本上重新想象逻辑电路的设计策略。”

与硬线标准电路不同,新的忆阻器可以使用电压重新配置,以嵌入不同的计算任务。

“这一新发现可以为边缘计算的发展成为一种复杂的内存计算方法来克服von neumann瓶颈由于存储设备与处理器的物理分离,许多数字技术都存在计算处理延迟的问题,”Ariando博士说。

这种新的忆阻器还可能有助于设计具有更高计算能力和速度的下一代处理芯片。

同样来自新加坡国立大学(National University of Singapore)的斯里托什·戈斯瓦米(Sreetosh Goswami)博士说:“与人脑连接的灵活性和适应性类似,我们的记忆设备可以通过简单地改变施加的电压,在不同的计算任务中动态地重新配置。”

“此外,就像神经细胞存储记忆一样,同样的设备也可以保留信息,以便将来提取和处理。”

在他们的研究中,科学家概念化和设计了属于苯基偶氮吡啶的化学品族的分子系统,其具有与称为配体的有机分子结合的中央金属原子。

“这些分子就像电子海绵,可以提供多达6个电子转移,从而产生5种不同的分子状态,”

“这些状态之间的互联性是设备可重构性背后的关键,”该研究所的研究人员斯里布拉塔·戈斯瓦米(Sreebrata Goswami)博士说印度科学培养协会

作者创造了一个微小的电路,该电路包括夹在金色顶层之间的40nm的分子膜层,以及底层的金 - 注入纳米炸肉型和氧化铟锡。

他们观察到一个前所未有的电流电压分布施加一个负电压的设备。

与仅在一个固定电压开启和断开的传统金属氧化物存储器不同,这些有机分子器件可以以几个离散的顺序电压在开关状态之间切换。

在他们的研究中,该团队使用分子内存设备来运行不同的现实计算任务的程序。

作为概念证明,研究人员展示了他们的技术可以在一个步骤中执行复杂的计算,并且可以重新编程以在下一次即时执行另一个任务。

单个分子内存装置可以执行与数千个晶体管相同的计算功能,使技术成为更强大且节能的内存选项。

“该技术可能首先用于手持设备,如手机和传感器,以及电力受到限制的其他应用,”Ariando博士说。

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美国Goswami炮轰道:。2021.分子忆内体内的决策树。自然597,51-56;DOI:10.1038 / s41586-021-03748-0

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