人工智能技術的發(fā)展為智能仿生感知系統(tǒng)的發(fā)展帶來了革命性變化，也對器件和系統(tǒng)的高效信息處理能力以及舒適性、兼容性等提出要求?；谌嵝陨窠?jīng)擬態(tài)器件的柔性仿生感知系統(tǒng)能夠以較低的功耗處理大量的信息，同時具有良好的曲面共形特征，在可穿戴設備、人機交互、智能機器人、醫(yī)療監(jiān)測及運動康復等戰(zhàn)略新興領域具有廣闊的應用前景。近年來，柔性人工突觸器件作為系統(tǒng)中的關鍵器件，由于其特殊的處理器/存儲器配置結(jié)構(gòu)，以及高效率并行處理大量非標準化數(shù)據(jù)的能力，吸引了國內(nèi)外研究人員的關注。

中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所的張珽研究團隊圍繞柔性智能感知領域，對面向智能仿生感知系統(tǒng)的柔性感知器件和柔性人工突觸器件方面進行了探索，并取得了系列研究成果(Adv. Mater., 2014, 26, 1336;Adv. Mater., 2015, 27, 1370;Small, 2017, 1602790;Adv. Sci., 2018, 5, 1800558;Small, 2018, 14, 1703902;Adv. Mater. Technol., 2020, 5, 1900888;npj Flex. Electron., 2020, 4, 3;Microsyst. Nanoeng., 2020, 6, 84;Research, 2020, 8910692;Adv. Electron. Mater, 2020, 6, 2000306.)。

與典型的機電感知系統(tǒng)不同，生物的感覺器官能夠?qū)ν饨缧畔⑦M行檢測和處理，并將處理過的信號傳遞給大腦進行最后的信息判斷，其能量消耗僅為幾個fJ/spike量級。生物感知系統(tǒng)具有這些優(yōu)勢，神經(jīng)突觸在其中起著至關重要的作用，通過調(diào)節(jié)突觸的權(quán)重來實現(xiàn)信號處理以及學習遺忘記憶等功能，是生物實現(xiàn)感知-信息處理的基礎。因此，在柔性器件中實現(xiàn)突觸行為，研究柔性神經(jīng)形態(tài)電子學并將其應用于新型仿生神經(jīng)形態(tài)感知系統(tǒng)，在硬件層面上模擬生物大腦和感知系統(tǒng)功能，有望實現(xiàn)與生物神經(jīng)信號的兼容，構(gòu)建智能、高效的智能感知系統(tǒng)和人機交互界面。

近日，研究團隊在ACS Nano上撰寫綜述文章，對近幾年國內(nèi)外相關團隊在基于人工突觸器件的仿生感知系統(tǒng)領域的研究工作進行總結(jié)分析?？偨Y(jié)和歸納了基于不同材料和結(jié)構(gòu)的仿生人工突觸器件，根據(jù)器件的不同結(jié)構(gòu)、工作機制將其分類，概述了每一類器件中常用的材料及其工作原理，分析了不同類型器件的優(yōu)缺點及應用場景;論述了基于人工突觸器件的仿生感知系統(tǒng)，整理和探討了觸覺、視覺、嗅覺、味覺、痛覺及感覺運動系統(tǒng)等;討論了基于人工突觸器件的智能仿生感知系統(tǒng)面臨的問題與挑戰(zhàn)，展望了該領域的未來發(fā)展方向。

基于人工突觸器件的柔性仿生感知系統(tǒng)

相關研究成果以Flexible Artificial Sensory Systems Based on Neuromorphic Devices為題，發(fā)表在ACS Nano(DOI: 10.1021/acsnano.0c10049)上。蘇州納米所博士研究生孫富欽為論文第一作者，研究員張珽為論文通訊作者，共同作者包括博士陸騏峰和副研究員馮思敏。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、江蘇省杰出青年基金、中科院腦科學與智能技術卓越中心等的支持。