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仿脑光敏器件拥有可编程“遗忘机制”

  发布于2026-08-24 阅读(0)

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从人脑的工作机制中汲取灵感,美国俄勒冈州立大学的研究团队近日打造出一款新型光敏器件,它把感知、存储和处理三种功能统统集成进一个光电晶体管里。更厉害的是,这个器件能像大脑一样,主动调控数字记忆的增强与衰减——换句话说,它学会了“遗忘”。这项成果已经发表在最新一期的《先进功能材料》杂志上,为开发更高效、更低功耗的人工智能硬件,打开了一扇新的大门。


现在大多数AI系统,其实还在沿用传统的计算架构:摄像头这类传感器负责抓取信息,存储器老老实实保存数据,处理器则闷头做分析和计算。问题在于,这些功能分散在不同的硬件单元里,大量数据需要在它们之间来回搬运。这不仅能耗巨大,还严重拖慢了处理效率。

和传统存储器绞尽脑汁想保存信息不同,这个新器件最大的亮点,恰恰是具备类似人脑的“遗忘能力”。当光线照到器件表面时,它会瞬间产生并储存电荷——相当于在那里留下了一段“记忆”。更有意思的是,只要施加一个微弱的电信号,就能控制这些记忆保持更长时间,或者让它们更快消退。这就好比生物大脑强化重要信息、淡化无关信息的机制,让器件学会了“选择性遗忘”。

这种可调控的数字记忆,在处理连续变化的信息时显得格外重要。举个例子:自动驾驶汽车、机器人或者智能摄像头,每时每刻都在接收环境数据。如果所有信息都一视同仁地长期保存,系统很快就会不堪重负,资源被大量占用,效率也跟着下滑。而有了这种“遗忘能力”,器件可以让无关紧要的信息快速消失,一边获取新信息一边完成初步处理——数据不用再绕远路,能耗自然也就降下来了。

那么,这种神奇的能力是怎么实现的?关键秘密藏在器件的结构设计里。它采用了一种“双料组合”:氧化物半导体负责传导电流,有机光敏材料则专门吸收光线并产生电荷。有趣的是,部分电荷会被暂时“困”在光敏层中,即使光照消失了,这些电荷依然能持续影响电流——相当于在器件内部留下了之前光信号的“痕迹”。

进一步研究发现,通过施加栅极电压,就可以主动改变这些电荷与电流通道之间的位置关系。当电荷被推近通道时,记忆保持时间会延长;当电荷被拉开远离通道时,储存的信息就会更快地消失。换句话说,一个简单的电压信号,就能实现记忆的“加速”或“减速”。

兼具感知、存储和处理能力,还自带可编程的“遗忘机制”——这种新型器件,无疑是朝着神经形态计算迈出的坚实一步。

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