突觸可塑性即是通過(guò)特定模式的突觸活動(dòng)產(chǎn)生突觸權(quán)重變化的生物過(guò)程，這個(gè)過(guò)程被認(rèn)為是大腦學(xué)習(xí)和記憶的源頭。因此，模擬神經(jīng)突觸可塑性和學(xué)習(xí)功能，構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是未來(lái)實(shí)現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)類腦計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵。近期，中科院物理研究所孫陽(yáng)研究組在憶耦器的應(yīng)用方面取得了新的進(jìn)展，成功將憶耦器應(yīng)用于突觸電子學(xué)領(lǐng)域。
孫陽(yáng)研究組在國(guó)際上首先提出了一種基于磁電耦合效應(yīng)的非易失性電路元件—憶耦器（memtranstor），并分別基于憶耦器成功演示了室溫下的兩態(tài)存儲(chǔ)、多態(tài)存儲(chǔ)和布爾邏輯運(yùn)算功能。近期，孫陽(yáng)研究組尚大山副研究員和申見(jiàn)昕博士生等在具有室溫大磁電耦合效應(yīng)的Ni/PMN-PT/Ni憶耦器中，通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖觸發(fā)電壓和脈沖次數(shù)，實(shí)現(xiàn)了電耦值的連續(xù)可逆變化，模擬了神經(jīng)突觸權(quán)重增強(qiáng)和減弱行為。他們通過(guò)設(shè)計(jì)脈沖電壓觸發(fā)波形，并將兩組脈沖波形進(jìn)行疊加，實(shí)現(xiàn)了脈沖時(shí)序依賴可塑性（STDP）這種典型的突觸可塑性行為。在此基礎(chǔ)上，他們構(gòu)建了基于憶耦器的4X4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)采用隨機(jī)噪聲學(xué)習(xí)方法，模擬了圖片靜態(tài)和動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)功能。該工作在國(guó)際上首次利用憶耦器模擬了神經(jīng)突觸可塑性和學(xué)習(xí)功能，證明了基于憶耦器構(gòu)建低功耗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可行性，為突觸電子學(xué)和類腦計(jì)算技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供了一種全新的途徑。
該工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院項(xiàng)目的支持。
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