【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學(xué)集成電路學(xué)院王天宇研究員、孟佳琳教授與桂林電子科技大學(xué)合作，在神經(jīng)形態(tài)嗅覺傳感與計算領(lǐng)域取得重要進展，在國際學(xué)術(shù)期刊Research(中國科學(xué)院1區(qū)Top)上在線發(fā)表題為“Reconfigurable In-sensor Computing Memristor for Olfactory SNN and Reservoir Hybrid Neuromorphic Computing”的研究成果。山東大學(xué)集成電路學(xué)院2024級博士研究生陸林為論文獨立第一作者，山東大學(xué)王天宇研究員、孟佳琳教授、桂林電子科技大學(xué)鄒勇進教授為共同通訊作者，山東大學(xué)集成電路學(xué)院為第一完成單位。
 

　　傳統(tǒng)氣體傳感系統(tǒng)因傳感、轉(zhuǎn)換、計算單元分離，存在延遲高、功耗大等瓶頸。受生物嗅覺系統(tǒng)啟發(fā)，神經(jīng)形態(tài)感存算一體架構(gòu)成為實現(xiàn)低功耗、實時氣體感知的重要方向。然而，目前神經(jīng)形態(tài)嗅覺器件僅能實現(xiàn)單一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算功能，無法滿足氣體濃度、流量等不同信號的即時識別。因此，開發(fā)可重構(gòu)的氣體感存算一體芯片具有極大應(yīng)用潛力。
 

　　針對這一挑戰(zhàn)，山東大學(xué)王天宇、孟佳琳教授團隊設(shè)計了一種基于MXene@SnS2@PANI異質(zhì)結(jié)的可重構(gòu)AI芯片，在同一器件中實現(xiàn)了突觸可塑性與神經(jīng)元脈沖整合功能，同時滿足RC與SNN計算與識別需求。該器件在氣體刺激下表現(xiàn)為突觸行為，適用于儲備池計算進行濃度識別。在電脈沖下則呈現(xiàn)神經(jīng)元整合發(fā)放特性，可構(gòu)建脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別氣體流量。值得一提的是，這是首個利用氣體與電學(xué)信號作為可重構(gòu)激勵并完成感存算一體功能的芯片，對于可重構(gòu)感存算一體集成與高能效AI計算的發(fā)展具有極大應(yīng)用價值。基于該器件構(gòu)建的智能嗅覺系統(tǒng)，可實時監(jiān)測NH3濃度與氣流狀態(tài)，并實現(xiàn)超過93%的識別準確率與自動報警通風控制。該研究為下一代低功耗、高集成神經(jīng)形態(tài)智能傳感系統(tǒng)提供了器件與架構(gòu)基礎(chǔ)，在環(huán)境安全、智能家居等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。