19:18 2022-06-30
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Sinapse fotonice cu consum redus de energie și sensibilitate ridicată
_ Sinapse fotonice cu consum redus de energie și sensibilitate ridicată
Fotonică/electronica neuromorfă este viitorul calculului inteligent cu energie ultrascăzută și al inteligenței artificiale (AI). În ultimii ani, inspirate de creierul uman, dispozitivele neuromorfe artificiale au atras o atenție extinsă, în special în simularea percepției vizuale și stocarea memoriei. Datorită avantajelor sale de lățime de bandă mare, imunitate ridicată la interferențe, transmisie ultrarapidă a semnalului și consum mai mic de energie, dispozitivele fotonice neuromorfe sunt de așteptat să realizeze un răspuns în timp real la datele de intrare. În plus, sinapsele fotonice pot realiza o strategie de scriere fără contact, care contribuie la dezvoltarea comunicării fără fir.
Utilizarea materialelor cu dimensiuni reduse oferă o oportunitate de a dezvolta sisteme complexe asemănătoare creierului și de putere redusă. calculatoare cu logica memoriei. De exemplu, dicalcogenurile de metal de tranziție (TMD) la scară mare, uniforme și reproductibile prezintă un potențial mare pentru aplicații de miniaturizare și dispozitive biomimetice de putere redusă datorită proprietăților lor excelente de captare a încărcăturii și compatibilității cu procesele CMOS tradiționale. Arhitectura von Neumann cu memorie și procesor discrete duce la un consum mare de energie și o eficiență scăzută a calculului tradițional. Prin urmare, sistemul de arhitectură neuromorfă de fuziune senzor-memorie sau integrare senzor-memorie-procesor poate satisface cerințele din ce în ce mai dezvoltate ale big data și AI pentru un consum redus de energie și dispozitive de înaltă performanță. Dispozitivele sinaptice artificiale sunt cele mai importante componente ale sistemelor neuromorfe. Evaluarea performanței dispozitivelor sinaptice va ajuta la aplicarea acestora în rețelele neuronale artificiale (ANN) mai complexe.
TMD-urile cultivate cu depunerea chimică de vapori (CVD) introduc inevitabil defecte sau impurități, au arătat o fotoconductivitate persistentă (PPC). ) efect. Sinapsele fotonice ale TMD care integrează proprietățile sinaptice și capacitățile de detectare optică prezintă avantaje mari în sistemele neuromorfe pentru percepția și procesarea informațiilor vizuale cu putere redusă, precum și pentru memoria creierului.
Într-un studiu publicat în Opto-Electronic Advances, cercetarea Group of Optical Detection and Sensing (GODS) a raportat o sinapsă fotonică cu trei terminale bazată pe filmele MoS2 multistrat uniform, cu suprafață mare. Dispozitivul raportat a realizat o detectare a impulsului optic ultrascurt în 5 μs și un consum de energie ultrascăzut de aproximativ 40 aJ, ceea ce înseamnă că performanța sa este mult mai bună decât proprietățile raportate curent ale sinapselor fotonice. Mai mult, este cu câteva ordine de mărime mai mică decât parametrii corespunzători ai sinapselor biologice, ceea ce indică faptul că sinapsa fotonică raportată poate fi utilizată în continuare pentru ANN mai complexe. Fotoconductivitatea canalului MoS2 crescut de CVD este reglată de semnalul de fotostimulare, care permite dispozitivului să simuleze plasticitatea sinaptică pe termen scurt (STP), plasticitatea sinaptică pe termen lung (LTP), facilitarea pulsului pereche (PPF) și alte proprietăți sinaptice. Prin urmare, sinapsa fotonică raportată poate simula percepția vizuală umană, iar lungimea de undă de detecție poate fi extinsă la lumina infraroșie apropiată.
Fiind cel mai important sistem de învățare umană, sistemul de percepție vizuală poate primi 80% din informațiile de învățare din exterior. Odată cu dezvoltarea continuă a AI, există o nevoie urgentă de un sistem de percepție vizuală cu putere redusă și sensibilitate ridicată, care să poată primi în mod eficient informații externe. În plus, cu ajutorul tensiunii porții, această sinapsă fotonică poate simula condiționarea clasică pavloviană și reglarea diferitelor emoții asupra capacității de memorie. De exemplu, emoțiile pozitive sporesc capacitatea de memorie, iar emoțiile negative slăbesc capacitatea de memorie. În plus, un contrast semnificativ în puterea STP și LTP pe baza sinapsei fotonice raportate sugerează că poate preprocesa semnalul luminos de intrare. Aceste rezultate indică faptul că fotostimularea și controlul backgate pot regla în mod eficient conductivitatea stratului de canal MoS2 prin ajustarea proceselor de captare/decapcanare a purtătorului. Mai mult, se așteaptă ca sinapsa fotonică prezentată în această lucrare să integreze capabilități de preprocesare a memoriei de detectare, care pot fi utilizate pentru detectarea imaginilor în timp real și stocarea in situ și oferă, de asemenea, posibilitatea de a sparge blocajul von Neumann.
Comentarii:
Adauga Comentariu