物理科技生物学-PHYICA

有机环东部华侨城火车酒店境中用于模式识别的防水人工突触

纳米技术 2021-12-21 23:58:12

作者:英格丽德·法德利

(同organic)有机 透明而柔韧的突触的结构和材料

说明相同的生物突触和人工突触结构

两个电极和功能层分别对应于突触前、突触后和突触间隙

乙)氧化铟锡/氧化铟锡复合物示意图:氧化铟锡/氧化铟锡柔性透明人工突触装置

硅衬底上的薄膜的横截面扫描电镜图像

薄膜厚度为42

18 nm

五)PEDOT:PSS的结构示意图和拉曼光谱

聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化铟锡、聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化铟锡、聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化铟锡、聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化铟锡/氧化铟锡结构的透射光谱

聚对苯二甲酸乙二酯/氧化铟锡衬底上的聚对苯二甲酸乙二酯薄膜的原子力显微镜图像(2×2 μm2)

均方根平均粗糙度(Rq)为1

99 nm

信用:王等

大多数人工智能系统试图复制自然界中观察到的生物机制和行为

一个关键的例子是电子突触(E-synapse),它试图复制神经细胞之间的连接,使电信号或化学信号能够传输到人体内的目标细胞,称为突触。

在过去的几年里,研究人员已经使用单一的物理设备模拟了多功能的突触功能

这些设备可以很快在机器中实现高级学习和记忆能力,模拟人脑的功能

最近的研究提出了用于模式识别的灵活、透明甚至生物兼容的电子设备,这可能为新一代可穿戴和可植入的突触系统铺平道路

然而,这些“看不见的”电子突触有一个明显的缺点:它们很容易溶解在水中或有机溶液中,这对可穿戴应用来说远非理想

为了克服这一局限,上海复旦大学的研究人员已经着手开发一种新的稳定、灵活、防水的突触,适用于有机环境

他们的研究在英国皇家化学学会的《纳米地平线》杂志上发表的一篇论文中概述,提出了一种新的完全透明的电子设备,模拟基本的突触行为,如成对脉冲促进(PPF)、长时程增强/抑制(LTP/LTD)和学习-遗忘-再学习过程

研究人员在论文中写道:“在目前的工作中,首次展示了一种基于全透明电子设备的稳定防水人工突触,适用于有机环境中的可穿戴应用。”

研究人员研制的柔性、全透明、防水装置目前已取得显著效果,透光率约为87%

可见光范围内5%

它还能够在弯曲状态下可靠地复制低温等离子体/低温等离子体工艺

LTP/LTD是影响突触可塑性的两个过程,分别导致突触强度的增强和减弱

研究人员通过将它们浸泡在水中和五种常见的有机溶剂中超过12小时来测试它们的突触

他们发现它们在6000个峰值下运行,没有明显的退化

研究人员还利用他们的电子突触开发了一个设备到系统级的模拟框架,该框架实现了92%的手写数字识别准确率

4%

“该设备显示出87的出色透明度

研究人员在他们的论文中写道:“在550纳米波长下,弹性为5%,半径为5毫米。”

“典型的突触可塑性特征,包括EPSC/IPSC,PPF和学习-遗忘-再学习过程,被仿真

此外,即使在水和有机溶剂中浸泡12小时以上,e-突触在平的和弯曲的状态下也表现出可靠的长时/短时行为

" 这组研究人员提出的设备是第一个“看不见”和防水的电子突触,可以在有机环境中可靠地运行,而没有任何损坏或退化

在未来,它可以帮助开发新的可靠的大脑启发神经形态系统,包括可穿戴和可植入设备

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