由纳米线制成的人工突触

来自亚琛和都灵的同事们与来自亚琛和都灵的同事一起制作了一种由纳米线制成的忆阻元素，其功能与生物神经细胞大致相同。该组件既可以保存和处理信息，也可以并行接收大量信号。因此，由氧化物晶体纳米线制成的电阻切换单元被证明是用于构建生物启发的“神经形态”处理器的理想候选者，能够接管生物突触和神经元的各种功能。

近年来，计算机学到了很多东西。由于人工智能的快速发展，他们现在能够驾驶汽车，翻译文本，在国际象棋中击败世界冠军，以及更多。在这样做时，最大的挑战之一在于人为地再现人脑中的信号处理。在神经网络中，数据被并行地高度存储和处理。另一方面，传统计算机可以连续快速地完成任务，并清楚地区分信息的存储和处理。通常，神经网络只能使用传统硬件以非常麻烦和低效的方式进行模拟。

具有模仿人类大脑工作方式的神经形态芯片的系统提供了显着的优势。该领域的专家将这种类型的生物启发计算机描述为能够以分散的方式工作，具有多个处理器，其与大脑中的神经元一样通过网络彼此连接。如果处理器发生故障，另一个处理器可以接管其功能。更重要的是，就像在大脑中，练习导致信号传递得到改善一样，生物启发的处理器应具备学习的能力。

“凭借当今的半导体技术，这些功能在某种程度上已经可以实现。但这些系统适用于特定应用，需要大量的空间和能源，”ForschungszentrumJülich的Ilia Valov博士说。Jülich的PeterGrünberg研究所的研究人员解释说：“我们的氧化锌晶体纳米线器件可以固有地处理甚至存储信息，并且非常小巧和节能。”

多年来，忆阻细胞被认为是能够接管生物启发计算机中神经元和突触功能的最佳机会。它们根据流过它们的电流的强度和方向改变它们的电阻。与传统晶体管相比，即使关闭电流，它们的最后电阻值也保持不变。因此，忆阻器具有从根本上学习的能力。

为了创造这些特性，ForschungszentrumJülich和亚琛工业大学的科学家使用了一种氧化锌纳米线，由都灵理工大学的同事们制作。这种类型的纳米线尺寸约为万分之一毫米，比人类头发薄一千多倍。由此产生的忆阻元件不仅占用了很小的空间，而且能够比闪存更快地切换。

与其他固体相比，纳米线提供了有前途的新型物理性质，并且在开发新型太阳能电池，传感器，电池和计算机芯片时用于其他方面。它们的制造相对简单。纳米线是通过将特定材料蒸发沉积到合适的基底上而产生的，其中它们实际上是自己生长的。

为了形成功能细胞，纳米线的两端必须连接到合适的金属上，在这种情况下是铂和银。金属用作电极，此外，释放由适当电流触发的离子。金属离子能够在线的表面上扩散并且构建桥以改变其导电性。

然而，由单个纳米线制成的部件仍然太孤立而不能在芯片中实际使用。因此，Jülich和都灵研究人员计划的下一步是制作和研究一个忆阻元素，它由一个更大，相对容易生成的数百纳米线组成，提供更多令人兴奋的功能。