仿腦光敏器件擁編程“遺忘機制”

受人腦工作機制啟發，美國俄勒岡州立大學研究團隊開發出一種新型光敏器件。它將感知、存儲和處理三種功能集成在一個光電電晶體中，能像大腦一樣調控數位記憶的增強和衰減過程，為開發更高效、低功耗的人工智能(AI)硬體提供了新思路。相關成果發表於最新一期《先進功能材料》雜誌。

目前，大多數AI系統仍沿用傳統計算架構。攝像頭等感測器負責獲取資訊，記憶體負責保存數據，處理器進行分析計算。由於這些功能分佈在不同部件中，大量數據需要在各單元之間頻繁傳輸，不僅增加了能耗，也限制了處理效率。

與傳統記憶體盡可能長期保存資訊不同，新器件的一大特點是具備類似人腦的“遺忘能力”。當光線照射到器件表面時，它會產生並儲存電荷，相當於形成一段“記憶”。通過施加微弱電信號，可以控制這些記憶保持更長時間或更快消退，從而實現類似生物大腦強化重要資訊、淡化無關資訊的功能。

這種可調控的數位記憶對於處理連續變化的資訊尤為重要。例如，自動駕駛汽車、機械人和智能攝像頭需要持續接收環境資訊。如果所有數據都長期保存，不僅會佔用大量資源，也會降低系統效率。而具有“遺忘能力”的器件能夠讓部分數據快速消失，使系統在獲取資訊的同時完成初步處理，從而減少數據傳輸和能量消耗。

這種能力來源於器件特殊的結構設計。氧化物半導體負責傳導電流，有機光敏材料負責吸收光線並產生電荷。部分電荷會被暫時困在光敏層中，即使光照消失，仍能持續影響電流，相當於保留了此前光信號的“痕跡”。

研究發現，通過施加柵極電壓，可以改變這些電荷與電流通道之間的位置關係。當電荷靠近通道時，記憶保持時間會延長；當電荷遠離通道時，儲存的資訊會更快消失。

這種兼具感知、存儲和處理能力，並擁有可程式設計“遺忘機制”的器件，是邁向神經形態計算的重要一步。

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