突觸型光電晶體管能更好處理視覺信息

科技日報北京5月5日電 （記者劉霞）據美國《每日科學》網站4日報道，美國研究人員在節能型光電晶體管方面取得突破性進展，研製出一種新型突觸型光電晶體管。這類設備有望幫助計算機在處理視覺信息時更像人腦，可用作自動駕駛車輛等的傳感器。

在這一最新研究中，美國能源部國家可再生能源實驗室（NREL）的研究人員將鈣鈦礦型納米晶體與單壁碳納米管網絡結合，創造出這一新型光電晶體管。鈣鈦礦是一種新型半導體，已被證明能高效地將太陽光轉化為電能，並在很多領域顯示出巨大的應用前景。

當研究人員用激光照射新光電管時，發現了驚人的電反應。研究論文合著者約瑟夫·路德説：“通常情況下，電流吸收光後，會短暫流動一段時間，但在新光電晶體管中，電流會持續流動。”

這種現象被稱為“持久光電導”，是“光存儲”的一種形式。所謂“光存儲”指照射到設備上的光能可以作為電流存儲在“存儲器”中，這種現象還可以模擬大腦內用來儲存記憶的突觸。

通常情況下，持續的光電導需要低温和/或高工作電壓，但電流峯值只會持續一瞬間。而在最新研究中，持久的光電導在室温下產生電流，並在光關閉後持續一個多小時。研究還發現，只需低電壓和低光強度就可做到這一點，表明存儲內存所需的能量也很低。

科學家們一直致力於研究光學存儲和神經形態計算——用計算機模擬人腦儲存信息的方式，希望創建出能模擬大腦功能的人工神經網絡。大腦使用由神經元組成的“神經網絡”工作，這些神經元通過突觸與其他神經元相互作用，這種高度互聯的網絡是大腦能快速高效處理信息的主要原因之一。

研究人員稱，鑑於人腦收集的很多信息都源於視覺感知，新研製出的這些突觸型晶體管可以整合到圖像識別系統中。

研究合作者、詹妮弗·布萊克本表示：“這些傳感器陣列可以接收圖像，結合訓練和學習算法可用於人工智能和機器學習類程序。這類系統有望提高自動駕駛車輛等應用中的能源效率、性能和可靠性。”

總編輯圈點

晶體管無疑是現代電子設備和產品的關鍵要素。但在數十年神話式發展之後，晶體管開始面臨越來越高的製造難度——一方面是日益趨近的物理極限，很難繼續通過原有製造方式大幅提高處理能力；另一方面則是能耗所帶來的巨大挑戰。為克服困境，科學家們開始尋找符合神經形態計算機特性的新材料和新器件，畢竟，人腦才是自然界中兼具了高效與節能的信息處理系統。現在，突觸型光電晶體管的研究已成為科研界的一大目標，這也是未來構建高效率的神經網絡計算機的重要技術參考。