研究背景：

       隨著大數據與人工智能時代的到來，電子設備對存儲與計算能力提出了更高的要求。傳統的馮諾依曼式計算構架存在著存儲單元與計算單元分離的問題，極大限製了計算效率與功耗。仿生人工神經形態器件具有大規模並行計算👩🏽‍💼、高效處理、低功耗等優勢，可實現類似人腦的計算與信息處理方式🌇，為新型存算一體化構架的建立提供了新的思路👩🏿‍🍼。盡管目前的人工神經形態器件的功耗可達到生物功耗級別（10 fJ）💂🦾，實現比生物水平更低的功耗對大規模神經網絡的應用具有重要意義。

       二維過渡金屬硫化物由於原子級厚度、超高集成密度🏋️、豐富的能帶特性、優異的機械性以及獨特光電特性，被視為下一代光電💆🏻‍♂️、存儲和低功耗類腦神經計算架構的重要組成單元。

成果簡介👂🏻：

       最近，沐鸣科研團隊利用二維層狀MoS2製備具有光電協同調製功能的可穿戴仿人腦神經形態器件，首次實現可穿戴仿生神經突觸器件的aJ級別超低功耗，遠遠低於生物功耗水平，為超低功耗👨🏽‍🦰🧝🏼、多端調製的可穿戴式類腦計算器件的應用開辟了新的道路。相關成果以《Ultralow Power Wearable Heterosynapse with Photoelectric Synergistic Modulation》為題發表在國際頂級期刊Advanced Science (IF: 15.804) 上🫵🏼👨🏽‍⚕️。沐鸣陳琳、孫清清教授作為文章的通訊作者🎑。

       本工作設計了一種基於柔性二維MoS2的異質突觸，成功實現生物體內的長時程可塑性，將長時程增強（LTP）和長時程抑製（LTD）過程中的能耗降低至為18.3aJ/脈沖和28.9aJ/脈沖🧖🏽‍♀️，為神經形態計算系統提供了一條比人腦更出色的處理信息的途徑。通過增加光調製🧑🏻‍🏫，使得器件同時實現光、電協同調製🫶🏻，動態控製突觸前後端的相關性並實現復雜的多端調製，對於揭示突觸之間的協作機製和構建神經網絡具有重要意義😋。

圖文導讀：

圖 1柔性仿人腦神經形態器件結構原理圖

圖2. 超低功耗電學調製特性

圖3. 光電協同調製特性

圖4. 神經突觸器件的柔性測試

全文總結：

       這項工作中演示了基於MoS2的具有光電協同調製的可穿戴的多端人工突觸器件，展現出優異的存儲特性與超低的功耗。光作為一種潛在的調製信號，可以用來模仿傳統的突觸可塑性。通過添加額外的光刺激作為調節性突觸🤧，光電協同調製可以增強可塑性效果以實現更高階的相關性，為復雜的生物活動模擬和神經形態計算系統設計開辟了一條新途徑。