科學(xué)家研發(fā)出一款能像大腦一樣觀察與思考的裝置，為超高速機(jī)器人技術(shù)和更安全的自動駕駛汽車開辟了新道路。

類腦器件：集感知、存儲與處理于一體

皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT）的工程師開發(fā)出一種微型類腦芯片，無需依賴外部計算機(jī)即可實現(xiàn)手勢識別、視覺記憶存儲及信息處理。這項被稱為"神經(jīng)形態(tài)器件"的創(chuàng)新技術(shù)，模仿了人類大腦的工作機(jī)制。項目首席研究員蘇米特·瓦利亞教授表示，該技術(shù)有望推動自動駕駛汽車、智能機(jī)器人等需要自然交互的智能設(shè)備實現(xiàn)超高速視覺處理。

模擬能效：突破數(shù)字能耗桎梏

與傳統(tǒng)高能耗數(shù)字系統(tǒng)不同，神經(jīng)形態(tài)視覺技術(shù)采用類似人腦的模擬式處理，能以極高能效完成復(fù)雜視覺任務(wù)。"神經(jīng)形態(tài)視覺系統(tǒng)采用與大腦相似的模擬處理方式，相比現(xiàn)有數(shù)字技術(shù)，執(zhí)行復(fù)雜視覺任務(wù)所需能耗大幅降低。"RMIT光電材料與傳感器中心主任瓦利亞解釋道。

原子級記憶材料：二硫化鉬的突破

該研究由COMAS副主任阿克拉姆·阿爾-霍拉尼教授領(lǐng)銜，將神經(jīng)形態(tài)材料與先進(jìn)信號處理技術(shù)相結(jié)合。其核心是一種僅原子層厚的金屬化合物 —— 二硫化鉬（MoS?）。最新研究表明，MoS?原子層面的微觀缺陷可用于感光并轉(zhuǎn)化為電信號，這一機(jī)制類似大腦神經(jīng)元放電傳導(dǎo)，使器件能實時捕獲處理視覺信息。

復(fù)刻眼腦協(xié)同：瞬時感知的革命

"這款概念驗證設(shè)備模擬了人眼捕捉光線與大腦處理視覺信息的能力，無需海量數(shù)據(jù)與能耗即可感知環(huán)境變化并形成記憶。"瓦利亞指出，"現(xiàn)有數(shù)字系統(tǒng)能耗驚人，難以應(yīng)對數(shù)據(jù)量與復(fù)雜度的增長，制約了其真正實時決策能力。"該研究成果已發(fā)表于《先進(jìn)材料技術(shù)》，瓦利亞與阿爾-霍拉尼為通訊作者，博士生Thiha Aung為第一作者。RMIT已就此提交臨時專利。

動態(tài)感知與記憶形成

實驗中，該器件無需逐幀捕捉就能檢測揮手動作變化（即邊緣檢測技術(shù)），大幅降低數(shù)據(jù)處理量與能耗。感知變化后，它能像大腦一樣將事件存儲為記憶。研究團(tuán)隊在可見光頻譜的實驗，延續(xù)了此前在紫外領(lǐng)域的神經(jīng)形態(tài)研究基礎(chǔ)。"我們證實原子級薄MoS?能精確模擬泄漏積分放電（LIF）神經(jīng)元行為——脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元。"Thiha表示。可見光與紫外器件均可重置記憶，確保執(zhí)行后續(xù)任務(wù)的能力。

救命速度：現(xiàn)實應(yīng)用前景

這項創(chuàng)新有望提升自動駕駛汽車和高級機(jī)器人系統(tǒng)對視覺信息的響應(yīng)速度，在危險多變環(huán)境中尤為關(guān)鍵。"神經(jīng)形態(tài)視覺可近乎即時感知場景變化，避免海量數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)更快響應(yīng)以挽救生命。"瓦利亞展望道。阿爾-霍拉尼補(bǔ)充："在制造業(yè)或個人助理領(lǐng)域，該技術(shù)能通過極低延遲識別人體行為，實現(xiàn)更自然的人機(jī)交互。"

規(guī)模化與未來方向

團(tuán)隊正將單像素驗證器件擴(kuò)展為基于MoS?的像素陣列。澳大利亞研究委員會近期通過LIEF基金資助該規(guī)模化研究。"當(dāng)前系統(tǒng)雖模擬了大腦神經(jīng)處理的視覺功能，仍屬簡化模型。"瓦利亞表示，"我們將優(yōu)化器件以實現(xiàn)更復(fù)雜的現(xiàn)實視覺應(yīng)用，并進(jìn)一步降低功耗。"團(tuán)隊計劃開發(fā)融合模擬技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)字電子的混合系統(tǒng)。

混合未來：模擬與數(shù)字共舞

"我們的技術(shù)是對傳統(tǒng)計算的補(bǔ)充而非替代。"瓦利亞強(qiáng)調(diào)，"傳統(tǒng)系統(tǒng)擅長多數(shù)任務(wù)，而神經(jīng)形態(tài)技術(shù)在能效與實時性要求高的視覺處理領(lǐng)域獨具優(yōu)勢。"團(tuán)隊還在探索MoS?以外的材料，以擴(kuò)展至紅外領(lǐng)域，實現(xiàn)全球排放實時監(jiān)測及有毒氣體、病原體等污染物的智能感知。

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