《Nature》新加坡国立大教研造出一种引发大脑影象的安装

今日的很多电子设置装备摆设都依靠于半导体规律电路，该电路基于硬线毗连的开关来实行预定的规律功效。新加坡国立大学(NUS)的物理学家与一个国际研究小组配合开辟了一种新型的分子影象电阻，或称电子存储设置装备摆设，它具有特殊的存储可重构性。

与硬连线的尺度电路差别，分子器件可以利用电压重新设置装备摆设，以嵌入差别的盘算使命。这种节能的新技能可以或许进步盘算本领和速率，有大概用于边沿盘算，以及电力资源有限的手持设置装备摆设和应用步伐。

“这项事情是我们在设计低能耗盘算方面的庞大突破。向导这项研究的新加坡国立大学物理系副传授Ariando说:“在单个元素中利用多个开关的想法从大脑的事情方法中得到了灵感，并从基础上重新构思了规律电路的设计谋略。”

Brain-inspired技能

这一新发觉有助于边沿盘算的进展，作为一种庞大的内存盘算要领，可以降服von Neumann瓶颈，即很多数字技能中因为内存存储与设置装备摆设处置惩罚器的物理分散而导致的盘算处置惩罚耽误。这种新的分子器件也有大概有助于设计具有更高盘算本领和速率的下一代处置惩罚芯片。

与人类大脑毗连的机动性和顺应性雷同，我们的影象设置装备摆设可以通过简洁地转变施加的电压，在差别的盘算使命中动态地重新设置装备摆设。别的，就像神经细胞存储影象一样，同样的设置装备摆设也可以保存信息，以便未来提取和处置惩罚。

观点化和分子设计体系属于苯偶氮吡啶的化学家庭,有一其中心金属原子会被称为配体的有机分子。“这些分子就像电子海绵，可以提供多达6个电子转移，从而孕育发生5种差别的分子状态。这些状态之间的相互毗连是设置装备摆设可重构性背后的要害，”Sreebrata Goswami博士解说道。

Sreetosh Goswami博士制造了一个微型电路，它由一层40纳米的分子膜构成，夹在一层金的顶层和一层金和铟锡氧化物的底层之间。他观看到一个亘古未有的电流电压漫衍施加一个负电压的设置装备摆设。与传统的金属氧化物影象电阻器差别，这些有机分子器件可以在几个分离的一连电压下在开关状态之间切换。

使用一种叫做拉曼光谱的成像技能，观看到有机分子振动活动中的光谱特性，从而解说多重跃迁。Sreebrata Goswami博士解说说:“扫除负压触发了分子上的配体履历一系列的还原，或电子得到，从而导致分子在开关态和开启态之间转换。”

研究职员利用带有“假如-然后-其他”语句的决议计划树算法来形貌分子的举动，与利用基于根本物理方程的传统要领相比，该算法被用于多个盘算机步伐的编码，格外是数字游戏。

节能设置装备摆设的新大概性

在他们研究的底子上，该团队利用分子存储设置装备摆设来运行步伐，以完成差别的实际天下的盘算使命。作为观点验证，该团队展示了他们的技能可以在一个步调中完成庞大的盘算，并可以重新编程，鄙人一个刹时实行另一项使命。一个单独的分子存储设置装备摆设可以实行与数千个晶体管雷同的盘算功效，使该技能成为一种更壮大、更节能的存储选择。

“这项技能大概起首应用于手持设置装备摆设，好比手机和传感器，以及其他电力有限的应用。”

该团队正在构建新的电子设置装备摆设，联合他们的创新，并与互助者互助，举行与现有技能相干的模仿和基准测试。

参考文献：DOI 10.1038 / s41586 - 021 - 03748 - 0