北理工課題組在《物理學(xué)報》上發(fā)表的前沿綜述被評選為優(yōu)秀論文
發(fā)布日期：2023-04-03 供稿：物理學(xué)院 攝影：物理學(xué)院
編輯：王莉蓉 審核：姜艷 閱讀次數(shù)：近日,，北京理工大學(xué)物理學(xué)院孫林鋒教授課題組在中國物理學(xué)重要期刊《物理學(xué)報》上發(fā)表題為“基于二維層狀材料的神經(jīng)形態(tài)器件研究進展”的前沿綜述論文,，該論文近期被評選為《物理學(xué)報》當期優(yōu)秀論文，并在《物理學(xué)報》網(wǎng)站首頁和微信公眾號重點推薦,。孫林鋒教授是論文通訊作者,，課題組李策和楊棟梁同學(xué)為本文共同作者，北京理工大學(xué)是第一單位,。該工作獲得了北京市自然科學(xué)基金重點專題項目和國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金的支持,。
摩爾定律的放緩以及傳統(tǒng)馮·諾依曼架構(gòu)中計算與存儲單元的分離，導(dǎo)致了大量數(shù)據(jù)在搬運過程中功耗增加和時間延遲，致使集成電路以及芯片設(shè)計面臨越來越多的挑戰(zhàn),。而基于存算一體架構(gòu)的神經(jīng)形態(tài)器件,，可利用歐姆定律和基爾霍夫定律實現(xiàn)原位計算，從而有望克服傳統(tǒng)馮·諾依曼架構(gòu)瓶頸,。二維材料由于其層狀超薄特性和新奇的物理效應(yīng),，為進一步縮小器件尺寸，并實現(xiàn)存算/感存算一體技術(shù)提供了方案,。該文從經(jīng)典理論和量子理論角度出發(fā),，綜述了基于二維材料的神經(jīng)形態(tài)器件中的物理效應(yīng)和憶阻特性,，并詳細闡述了神經(jīng)形態(tài)器件對LIF模型,、H-H模型等神經(jīng)元模型以及長期可塑性、短期可塑性,、放電時間依賴可塑性和尖峰頻率依賴可塑性等突觸可塑性的模擬,。在此基礎(chǔ)上，該綜述進一步介紹了基于二維材料的神經(jīng)形態(tài)器件在視覺,、聽覺以及觸覺感知等領(lǐng)域的探索性應(yīng)用,。最后該綜述總結(jié)了當前研究領(lǐng)域面臨的一系列問題，并從高密度器件陣列集成,、多物理場效應(yīng)耦合調(diào)控角度對未來實現(xiàn)大規(guī)模存算/感存算一體的神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng),，延續(xù)摩爾定律，克服馮·諾依曼瓶頸限制進行了展望,。
圖1：(a) 聲音定位示意圖[1],；(b) 焦耳熱驅(qū)動的電導(dǎo)變化[1]；(c) 兩個連續(xù)脈沖刺激后的雙脈沖易化(PPF)和雙脈沖抑制(PPD)指數(shù)與脈沖間隔(Δt)的函數(shù)關(guān)系圖[1],；(d) 在生物儲備池計算系統(tǒng)上執(zhí)行的認知任務(wù)示意圖[2],；(e) 對語言符號的識別準確率[2]。
參考文獻：
[1] Sun L, Zhang Y, Hwang G, Jiang J, Kim D, Eshete Y A, Zhao R, Yang H 2018 Nano Lett. 18 3229.
[2] Sun L, Wang Z, Jiang J, Kim Y, Joo B, Zheng S, Lee S, Yu W J, Kong B S, Yang H 2021 Sci. Adv. 7 eabg1455.
文章信息：Li Ce, Yang Dong-Liang, Sun Lin-Feng. Research progress of neuromorphic devices based on two-dimensional layered materials. Acta Phys. Sin., 2022, 71(21): 218504. doi: 10.7498/aps.71.20221424
文章鏈接：https://wulixb.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7498/aps.71.20221424
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