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      用于有機(jī)環(huán)境中模式識(shí)別的防水人工突觸
      
			
      
				2019-07-06 08:55:13
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      大多數(shù)人工智能(AI)系統(tǒng)試圖復(fù)制自然界中觀察到的生物機(jī)制和行為。其中一個(gè)關(guān)鍵的例子是電子突觸(e-synapses)，它試圖重現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞之間的連接，這些連接能夠?qū)㈦娦盘?hào)或化學(xué)信號(hào)傳遞給人體內(nèi)的靶細(xì)胞，稱為突觸。
      

      用于有機(jī)環(huán)境中模式識(shí)別的防水人工突觸
      

      在過(guò)去幾年中，研究人員使用單個(gè)物理設(shè)備模擬了多種突觸功能。這些設(shè)備可以很快在機(jī)器中實(shí)現(xiàn)高級(jí)學(xué)習(xí)和記憶功能，模擬人腦的功能。
      

      最近的研究已經(jīng)提出了用于模式識(shí)別的靈活，透明甚至生物兼容的電子設(shè)備，這可以為新一代可穿戴和植入式突觸系統(tǒng)鋪平道路。然而，這些“看不見的”電子突觸具有明顯的缺點(diǎn)：它們易溶于水或有機(jī)溶液，這對(duì)于可穿戴應(yīng)用來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)非理想。
      

      為了克服這一局限，上海復(fù)旦大學(xué)的研究人員已著手開發(fā)一種適用于有機(jī)環(huán)境的新型穩(wěn)定，靈活和防水的突觸。他們的研究在皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的Nanoscale Horizo??ns期刊上發(fā)表的一篇論文中概述，它提出了一種新的完全透明的電子設(shè)備，可以模擬基本的突觸行為，如成對(duì)脈沖促進(jìn)(PPF)，長(zhǎng)期增強(qiáng)/抑郁(LTP / LTD)和學(xué)習(xí)遺忘重新學(xué)習(xí)過(guò)程。
      

      “在目前的工作中，基于完全透明的電子設(shè)備的穩(wěn)定防水人工突觸，適用于有機(jī)環(huán)境中的可穿戴應(yīng)用，這是首次證明，”研究人員在他們的論文中寫道。
      

      迄今為止，研究人員開發(fā)的柔性，完全透明和防水裝置取得了顯著的成果，可見光范圍內(nèi)的光學(xué)透射率約為87.5%。它還能夠在彎曲狀態(tài)下可靠地復(fù)制LTP / LTD過(guò)程。LTP / LTD是影響突觸可塑性的兩個(gè)過(guò)程，其分別需要增強(qiáng)和降低突觸強(qiáng)度。
      

      研究人員通過(guò)將它們浸入水中和五種常見有機(jī)溶劑中超過(guò)12小時(shí)來(lái)測(cè)試它們的突觸。他們發(fā)現(xiàn)它們的功能是6000個(gè)尖峰而沒(méi)有明顯的退化。研究人員還利用他們的電子突觸開發(fā)了一個(gè)設(shè)備到系統(tǒng)級(jí)的仿真框架，實(shí)現(xiàn)了92.4%的手寫數(shù)字識(shí)別準(zhǔn)確率。
      

      研究人員在他們的論文中寫道：“該裝置在550nm波長(zhǎng)下具有87.5%的優(yōu)異透明度，在半徑為5mm時(shí)具有靈活性。” “模擬了典型的突觸可塑性特征，包括EPSC / IPSC，PPF和學(xué)習(xí)遺忘重新學(xué)習(xí)過(guò)程。此外，即使浸入水和有機(jī)溶劑后，e-synapse在平坦和彎曲狀態(tài)下也表現(xiàn)出可靠的LTP / LTD行為。超過(guò)12個(gè)小時(shí)。“
      

      該研究小組提出的裝置是第一個(gè)“隱形”和防水的電子突觸，能夠在有機(jī)環(huán)境中可靠地運(yùn)行而不會(huì)造成任何損壞或惡化。在未來(lái)，它可以幫助開發(fā)新的可靠的大腦神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)，包括可穿戴和可植入設(shè)備。
      
			

			
        
      
			
      
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