【儀表網 儀表研發(fā)】生物體中，感受神經系統(tǒng)是本體與外界環(huán)境交互的基本信息感知系統(tǒng)。生物體對生存環(huán)境的信息甄別與過濾，主要基于感受神經系統(tǒng)的習慣化功能。當前，人類社會正由信息化向智能化演進。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行有效甄別、處理和決策，并對重復無意義的信息進行有效過濾。因此，基于生物感受神經系統(tǒng)的功能特性構建具備生物現(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，中國科學院院士、中科院微電子研究所微電子重點實驗室研究員劉明團隊，提出基于憶阻器構建具備習慣化特性的人工感受神經系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，并利用習慣化這一生物學習規(guī)則構建出可應用于機器人自主巡航避障的習慣化脈沖神經網絡。
 

　　研究團隊基于Mott憶阻器和傳感器構建感受神經元，該神經元能夠感知外界的模擬信號并轉化成實時的動態(tài)脈沖信號，實現(xiàn)對外界信號進行感知并傳輸?shù)幕竟δ?。感受神經元進一步通過突觸器件與中繼神經元相連接構建習慣化感知系統(tǒng)。該突觸器件具有連續(xù)刺激下權值的習慣化演進趨勢，進而影響感受神經元信號向中繼神經元傳輸?shù)男剩怪欣^神經元的輸出呈現(xiàn)頻率下降特性(即習慣化特性，如圖a所示)?；谶@一習慣化特性，團隊進一步構建習慣化脈沖神經網絡用于實現(xiàn)機器人避障功能。測試結果顯示，基于習慣化的學習規(guī)則所構建的所示憶阻器基人工感受神經系統(tǒng)能夠有效提升機器人的避障效率(如圖b)。此外，該習慣化感受神經系統(tǒng)還可通過不同的傳感器應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)。
 

　　相關研究成果發(fā)表在《先進材料》上(Advanced Materials，DOI:10.1002/adma.202004398)，微電子所博士研究生吳祖恒、盧吉凱為論文的共同第一作者，微電子所研究員劉琦為論文通訊作者。研究得到科技部、國家自然科學基金委、中科院和之江實驗室的資助。