人工納米流體突觸可實現(xiàn)存內(nèi)計算。圖片來源：洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院

　　科技日報北京3月21日電(記者 張夢然)瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院工程學(xué)院研究團隊制造了一種用于內(nèi)存的新型納米流體設(shè)備，這使他們第一次能連接兩個“人工突觸”。該設(shè)備為受大腦啟發(fā)的液體硬件設(shè)計鋪平了道路。這項研究發(fā)表在最新一期《自然·電子學(xué)》雜志上。

　　大腦信息處理是直接對存儲的數(shù)據(jù)執(zhí)行計算，而計算機則在內(nèi)存單元和中央處理單元之間來回傳輸數(shù)據(jù)。這種低效的分離(馮諾依曼瓶頸)導(dǎo)致計算機能源成本不斷上升。

　　自20世紀(jì)70年代以來，研究人員一直致力于研究憶阻器。這是一種電子元件，可像突觸一樣計算和存儲數(shù)據(jù)。但洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院工程學(xué)院納米生物學(xué)實驗室構(gòu)建了一種依賴離子而不是電子的功能性納米流體憶阻器件。這種器件更接近大腦節(jié)能的信息處理方式。

　　電子憶阻器依靠電子和空穴來處理數(shù)字信息，而新開發(fā)的憶阻器可利用一系列不同的離子來處理。該器件在芯片上制造，方法是在氮化硅膜的中心創(chuàng)建一個納米孔。研究人員添加了鈀和石墨層來創(chuàng)建離子納米通道。當(dāng)電流流過芯片，離子通過通道并聚集在孔隙處時，芯片表面和石墨之間產(chǎn)生氣泡。當(dāng)石墨層被氣泡迫使向上時，該器件變得更加導(dǎo)電，并將存儲狀態(tài)切換為“開啟”。當(dāng)負(fù)電壓使各層重新接觸，存儲器則重置為“關(guān)閉”狀態(tài)。

　　研究人員表示，大腦中的離子通道在突觸內(nèi)經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)變化，根據(jù)離子流向中央毛孔的形狀，該器件被稱為高度不對稱通道。團隊成功地將兩個高度不對稱通道與一個電極連接起來，從而形成基于離子流的邏輯電路。

　　只要將器件浸入含有離子的電解質(zhì)水溶液中，通過改變離子，譬如鉀、鈉和鈣，就會調(diào)整器件的內(nèi)存，從而影響它從打開到關(guān)閉的方式以及它的內(nèi)存量。這一手法非常新奇。研究人員接下來還可以將這一器件與水道連接起來，創(chuàng)建全液體回路。這樣不但能構(gòu)建內(nèi)置冷卻機制，水的使用還將促進生物相容性器件的開發(fā)�？梢韵胍姡�這些器件在腦機接口和神經(jīng)醫(yī)學(xué)方面將具有非凡的應(yīng)用。