芯片上的大脑：麻省理工研究的新型电子装置的记忆电阻器设计

来自麻省理工学院（MIT）的研究人员展示了一种新颖的电子装置的记忆电阻器（Memristor）设计，它可以模仿大脑的神经架构来处理信息。

从本质上讲，麻省理工学院的“芯片上的大脑”比一张纸屑还小，但却容纳了数以万计的硅基元件（称为忆阻元件），这些元件可以模仿人脑中的信息传输突触。这种“芯片上的大脑”是神经形态设备大家族的一部分，它从大脑的神经突触中获得灵感，以执行复杂的计算任务。

现有的记忆电阻器设计在电压刺激大量离子从一个电极流向另一个电极 -- 一个大的传导通道的情况下工作良好。但这些设计在较薄的传导通道中缺乏可靠性。来自麻省理工学院的团队在工作中解决了这一特殊领域的问题。为了开发这种新颖的设计，他们从冶金学中借用了一个关键概念，基本上是指合金与其组成金属相比具有不同的物理特性。

受此启发，研究人员将银与铜结合在一起，制成膜电阻的正电极，并使用硅制成其负电极。这种巧妙的设计选择使得离子能够沿着薄的传导通道进行一致而可靠的传输。

他们将两个电极夹在非晶硅介质周围。通过这种方式，他们图案化了一个毫米见方的硅芯片，其中有数以万计的忆阻元件。

在神经变形装置准备好后，研究人员用它来“记忆和重现”美国队长盾牌的灰度图像。为此，他们将图像中的每个像素等同于芯片中对应的忆阻元件，然后调制每个忆阻元件的电导，其强度与对应像素中的颜色相对。

在这项测试中，与其他材料制成的芯片相比，神经形态芯片的表现更好。他们还对其进行了图像处理任务。然而，该器件再次能够超越竞争性的记忆电阻器设计，可靠而有效地锐化和模糊了麻省理工学院基利安庭院（Killian Court）的图像。
责任编辑：tzh