類腦計算直接在硬件上模拟人腦功能(néng)，有望實現速度更快、能(néng)耗更低、硬件消耗更少的新一代人工智能(néng)。憶阻器結構簡單，易超高密度集成(chéng)，因此是實現類腦計算較爲理想的元器件。但是，目前報道(dào)的憶阻器，工作機制涉及的離子遷移會改變器件微結構，并且需要較高電壓或電流來調節電導變化，産生的大量焦耳熱進(jìn)一步加速微結構變化，導緻器件穩定性能(néng)惡化，難以得到實際應用。
近年來，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所先進(jìn)納米材料與器件實驗室諸葛飛研究員圍繞憶阻器的穩定性問題開(kāi)展了系列研究，包括超低電壓憶阻器（Advanced Materials, 2017, 29: 1606927；Applied Physics Letters, 2020, 116: 221602）、純電子型憶阻器（Applied Physics Letters, 2016, 108: 013504；Applied Physics Letters, 2016, 109: 143505）等，并受邀撰寫憶阻器及類腦器件領域綜述論文（Advanced Materials Technologies，2019, 4: 1800544；Physica Status Solidi–Rapid Research Letters, 2019, 13: 1900082）。
爲了從根本上解決憶阻器穩定性問題，諸葛飛研究員和胡令祥博士生基于較成(chéng)熟的氧化物半導體材料研發(fā)出全光控憶阻器。僅僅通過(guò)改變入射光信号的波長(cháng)，就可實現器件電導态的可逆調控，并且具有非易失性。電導全光調控可能(néng)源于光誘導氧化物界面(miàn)勢壘寬度的可逆變化。在此基礎上，通過(guò)設計光信号的組合方式，成(chéng)功實現了類人腦的脈沖時間依賴可塑性學(xué)習。
全光控憶阻器工作機制不涉及微結構變化，并且所需光信号的功率密度非常低（～20μW/cm2或更低），從而爲克服憶阻器的穩定性難題提供了一條全新途徑。此外，全光控憶阻器能(néng)實現感、存、算一體，可用于構建新一代人工視覺系統。
相關成(chéng)果近日以開(kāi)放獲取的形式發(fā)表在Advanced Functional Materials，2021, 31：2005582（論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202005582），并被(bèi)選爲當期封面(miàn)論文。該成(chéng)果也申請了發(fā)明專利（202010322341.6）。
以上工作得到中科院腦科學(xué)與智能(néng)技術卓越創新中心、國(guó)家自然科學(xué)基金面(miàn)上項目（61674156, 61874125）、中科院戰略性先導專項（XDB32050204）、浙江省自然科學(xué)基金重大項目（LD19E020001）等資助。
圖1 (a)全光控憶阻器工作模式示意圖；(b)全光信号調控下的電導可逆轉變；(c)類人腦學(xué)習規則模拟
圖2 封面(miàn)論文
（納米實驗室 胡令祥）
