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铝基薄膜忆阻器在感觉神经系统习惯化特性中的研究

朱玮 郭恬恬 刘兰 周荣荣

铝基薄膜忆阻器在感觉神经系统习惯化特性中的研究

朱玮, 郭恬恬, 刘兰, 周荣荣, 等
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  • 感觉神经系统(sensory nervous system,SNS)可在外界刺激与生物体反应之间建立联系。感觉神经系统中的最小单位神经元可直接将外界刺激传递至中枢神经,再由中枢神经通过控制和调节生物体对外界刺激做出反应。神经突触连接了相邻神经元进行脉冲信息传递功能。习惯化是神经突触在信息传递中过滤外界无关信息时的一个基本特性,可以让感觉神经系统更快速适应外界环境变化。忆阻器模拟神经突触功能在近年获得进展,然而针对以忆阻器为基础的具有习惯化特性的神经突触以及完整神经系统的研究相对匮乏。本文利用磁控溅射技术制备了厚度约为40nm且含铝纳米颗粒的氮化铝薄膜忆阻器,并发现这种结构忆阻器对于重复的外界刺激有明显的习惯化行为,该行为与感觉神经系统的习惯化特性极为相似。若将这种具有习惯化的神经突触与感觉神经元串联,可形成LIF(leaky integrate-and-fire)生物模型模拟完整的神经系统行为,也为忆阻器在第三代神经网络(脉冲神经网络)中的应用提供理论参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-20

铝基薄膜忆阻器在感觉神经系统习惯化特性中的研究

  • 长安大学
    基金项目: 国家级-国家自然科学青年基金(61704010)

摘要: 感觉神经系统(sensory nervous system,SNS)可在外界刺激与生物体反应之间建立联系。感觉神经系统中的最小单位神经元可直接将外界刺激传递至中枢神经,再由中枢神经通过控制和调节生物体对外界刺激做出反应。神经突触连接了相邻神经元进行脉冲信息传递功能。习惯化是神经突触在信息传递中过滤外界无关信息时的一个基本特性,可以让感觉神经系统更快速适应外界环境变化。忆阻器模拟神经突触功能在近年获得进展,然而针对以忆阻器为基础的具有习惯化特性的神经突触以及完整神经系统的研究相对匮乏。本文利用磁控溅射技术制备了厚度约为40nm且含铝纳米颗粒的氮化铝薄膜忆阻器,并发现这种结构忆阻器对于重复的外界刺激有明显的习惯化行为,该行为与感觉神经系统的习惯化特性极为相似。若将这种具有习惯化的神经突触与感觉神经元串联,可形成LIF(leaky integrate-and-fire)生物模型模拟完整的神经系统行为,也为忆阻器在第三代神经网络(脉冲神经网络)中的应用提供理论参考。

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