受人腦工作機制啟發,美國俄勒岡州立大學研究團隊開發出一種新型光敏器件。它將感知、存儲和處理3種功能集成在一個光電晶體管中,能像大腦一樣調控數字記憶的增強和衰減過程,為開發更高效、低功耗的人工智能(AI)硬件提供了新思路。相關成果發表于最新一期《先進功能材料》雜志。

目前,大多數AI系統仍沿用傳統計算架構。攝像頭等傳感器負責獲取信息,存儲器負責保存數據,處理器進行分析計算。由于這些功能分布在不同部件中,大量數據需要在各單元之間頻繁傳輸,不僅增加了能耗,也限制了處理效率。
與傳統存儲器盡可能長期保存信息不同,新器件的一大特點是具備類似人腦的“遺忘能力”。當光線照射到器件表面時,它會產生并儲存電荷,相當于形成一段“記憶”。通過施加微弱電信號,可以控制這些記憶保持更長時間或更快消退,從而實現類似生物大腦強化重要信息、淡化無關信息的功能。
這種可調控的數字記憶對于處理連續變化的信息尤為重要。例如,自動駕駛汽車、機器人和智能攝像頭需要持續接收環境信息。如果所有數據都長期保存,不僅會占用大量資源,也會降低系統效率。而具有“遺忘能力”的器件能夠讓部分信息快速消失,使系統在獲取信息的同時完成初步處理,從而減少數據傳輸和能量消耗。
這種能力來源于器件特殊的結構設計。氧化物半導體負責傳導電流,有機光敏材料負責吸收光線并產生電荷。部分電荷會被暫時困在光敏層中,即使光照消失,仍能持續影響電流,相當于保留了此前光信號的“痕跡”。
研究發現,通過施加柵極電壓,可以改變這些電荷與電流通道之間的位置關系。當電荷靠近通道時,記憶保持時間會延長;當電荷遠離通道時,儲存的信息會更快消失。
這種兼具感知、存儲和處理能力,并擁有可編程“遺忘機制”的器件,是邁向神經形態計算的重要一步。

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