基于二维层状材料的神经形态器件研究进展

作     者：李策 杨栋梁 孙林锋 Li Ce;Yang Dong-Liang;Sun Lin-Feng

作者机构：北京理工大学物理学院先进光电量子结构设计与测量教育部重点实验室北京100081 

基　　金：北京市自然科学基金重点研究专题项目(批准号:Z210006) 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:12104051)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年第71卷第21期

页      码：377-402页

摘      要：近年来,人工智能的发展对计算和存储的需求不断提升.但是,摩尔定律的放缓以及传统冯·诺依曼架构中计算与存储单元的分离,导致了大量数据在搬运过程中功耗增加和时间延迟,致使集成电路以及芯片设计面临越来越多的挑战.这迫切需要开发新型计算范式来应对这种挑战.而基于存算一体架构的神经形态器件,可利用欧姆定律和基尔霍夫定律实现原位计算,从而有望克服传统冯·诺依曼架构瓶颈.通过调节具有“记忆”功能的忆阻器阻值,实现类似生物大脑的人工神经网络,并对复杂网络信号进行处理,例如图像识别、模式分类和决策执行等.二维材料由于其层状超薄特性和新奇的物理效应,为进一步缩小器件尺寸并实现感存算一体提供了方案.本文综述了基于二维材料的神经形态器件中的物理效应和忆阻特性,并详细阐述了神经形态器件对LIF(leaky integrate and fire)模型、Hodgkin-Huxley模型等神经元模型以及长期可塑性、短期可塑性、放电时间依赖可塑性和尖峰频率依赖可塑性的模拟.在此基础上,进一步介绍了基于二维材料的神经形态器件在视觉、听觉以及触觉等领域的探索性应用.最后本文总结了当前研究领域面临的问题以及对未来应用前景的展望.

主 题 词：神经形态器件 人工神经网络 忆阻器 二维材料 

学科分类：080903[080903] 12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 0809[工学-计算机类] 081104[081104] 08[工学] 0835[0835] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.71.20221424

馆 藏 号：203115483...