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據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站4日報(bào)道，美國研究人員在節(jié)能型光電晶體管方面取得突破性進(jìn)展，研制出一種新型突觸型光電晶體管。這類設(shè)備有望幫助計(jì)算機(jī)在處理視覺信息時(shí)更像人腦，可用作自動(dòng)駕駛車輛等的傳感器。
在這一最新研究中，美國能源部國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的研究人員將鈣鈦礦型納米晶體與單壁碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，創(chuàng)造出這一新型光電晶體管。鈣鈦礦是一種新型半導(dǎo)體，已被證明能高效地將太陽光轉(zhuǎn)化為電能，并在很多領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。
當(dāng)研究人員用激光照射新光電管時(shí)，發(fā)現(xiàn)了驚人的電反應(yīng)。研究論文合著者約瑟夫·路德說：“通常情況下，電流吸收光后，會短暫流動(dòng)一段時(shí)間，但在新光電晶體管中，電流會持續(xù)流動(dòng)。”
這種現(xiàn)象被稱為“持久光電導(dǎo)”，是“光存儲”的一種形式。所謂“光存儲”指照射到設(shè)備上的光能可以作為電流存儲在“存儲器”中，這種現(xiàn)象還可以模擬大腦內(nèi)用來儲存記憶的突觸。
通常情況下，持續(xù)的光電導(dǎo)需要低溫和/或高工作電壓，但電流峰值只會持續(xù)一瞬間。而在最新研究中，持久的光電導(dǎo)在室溫下產(chǎn)生電流，并在光關(guān)閉后持續(xù)一個(gè)多小時(shí)。研究還發(fā)現(xiàn)，只需低電壓和低光強(qiáng)度就可做到這一點(diǎn)，表明存儲內(nèi)存所需的能量也很低。
科學(xué)家們一直致力于研究光學(xué)存儲和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算——用計(jì)算機(jī)模擬人腦儲存信息的方式，希望創(chuàng)建出能模擬大腦功能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。大腦使用由神經(jīng)元組成的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”工作，這些神經(jīng)元通過突觸與其他神經(jīng)元相互作用，這種高度互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)是大腦能快速高效處理信息的主要原因之一。
研究人員稱，鑒于人腦收集的很多信息都源于視覺感知，新研制出的這些突觸型晶體管可以整合到圖像識別系統(tǒng)中。
研究合作者、詹妮弗·布萊克本表示：“這些傳感器陣列可以接收圖像，結(jié)合訓(xùn)練和學(xué)習(xí)算法可用于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)類程序。這類系統(tǒng)有望提高自動(dòng)駕駛車輛等應(yīng)用中的能源效率、性能和可靠性。”
總編輯圈點(diǎn)
晶體管無疑是現(xiàn)代電子設(shè)備和產(chǎn)品的關(guān)鍵要素。但在數(shù)十年神話式發(fā)展之后，晶體管開始面臨越來越高的制造難度——一方面是日益趨近的物理極限，很難繼續(xù)通過原有制造方式大幅提高處理能力；另一方面則是能耗所帶來的巨大挑戰(zhàn)。為克服困境，科學(xué)家們開始尋找符合神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)特性的新材料和新器件，畢竟，人腦才是自然界中兼具了高效與節(jié)能的信息處理系統(tǒng)。現(xiàn)在，突觸型光電晶體管的研究已成為科研界的一大目標(biāo)，這也是未來構(gòu)建高效率的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的重要技術(shù)參考。
來源：科技日報(bào)
