當(dāng)前，人類社會正由信息化向智能化演進(jìn)。智能化社會需要高效智能的信息感知系統(tǒng)對感知到的巨量信息進(jìn)行有效甄別、處理和決策，并對重復(fù)無意義的信息進(jìn)行有效過濾。因此，基于生物感受神經(jīng)系統(tǒng)的功能特性構(gòu)建具備生物現(xiàn)實性的高效智能信息感知系統(tǒng)將成為一個重要發(fā)展趨勢。

近日，中科院微電子所微電子重點實驗室劉明院士團(tuán)隊構(gòu)建提出了基于憶阻器具備習(xí)慣化特性的人工感受神經(jīng)系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，并利用習(xí)慣化這一生物學(xué)習(xí)規(guī)則構(gòu)建了可應(yīng)用于機(jī)器人自主巡航避障的習(xí)慣化脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

研究團(tuán)隊基于Mott憶阻器和傳感器構(gòu)建了感受神經(jīng)元，該神經(jīng)元能夠感知外界的模擬信號并轉(zhuǎn)化成實時的動態(tài)脈沖信號，實現(xiàn)了對外界信號進(jìn)行感知并傳輸?shù)幕竟δ?。感受神?jīng)元進(jìn)一步通過突觸器件與中繼神經(jīng)元相連接構(gòu)建了習(xí)慣化感知系統(tǒng)。

該突觸器件具有連續(xù)刺激下權(quán)值的習(xí)慣化演進(jìn)趨勢，進(jìn)而影響感受神經(jīng)元信號向中繼神經(jīng)元傳輸?shù)男剩怪欣^神經(jīng)元的輸出呈現(xiàn)頻率下降特性(即習(xí)慣化特性，如圖a所示)?；谶@一習(xí)慣化特性，團(tuán)隊進(jìn)一步構(gòu)建習(xí)慣化脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于實現(xiàn)機(jī)器人避障功能。

測試結(jié)果顯示，基于習(xí)慣化的學(xué)習(xí)規(guī)則所構(gòu)建的所示憶阻器基人工感受神經(jīng)系統(tǒng)能夠有效提升機(jī)器人的避障效率。

該習(xí)慣化感受神經(jīng)系統(tǒng)還可通過不同的傳感器應(yīng)用于不同的感知系統(tǒng)，如嗅覺、味覺、視覺、聽覺等。通過實現(xiàn)生物現(xiàn)實的感知系統(tǒng)，有望實現(xiàn)更具生物智能的終端系統(tǒng)。

a、憶阻器基習(xí)慣化感受神經(jīng)系統(tǒng)示意圖及系統(tǒng)響應(yīng)特性。b、憶阻器基習(xí)慣化脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在提升實現(xiàn)機(jī)器人避障效率上的驗證