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NEW 徐亨铎教授研究组开发出用于识别触觉的人工神经元件
- 2020-05-20
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2020-04-21
我校的徐亨铎教授研究组成功开发出了用于识别触觉的人工神经元件。利用氧化物异种接合结构来实现描摹生物触觉和神经的新元件,有望应用于皮肤附着型电子装置和人工智能型传感器技术等。
亚洲大学教授徐亨铎(新材料工程系,研究生院能源系统学系,照片)表示,开发出了能够体现 触觉性神经感觉的触觉摹写人工Signers元件。相关内容发表论文《为触觉认知而进行的人工压电(An artificial piezotronic synapse for tactile perception)》。 我校的金相完教授(电子工学系)和库玛莫希特(Mohit Kumar)研究员一起参加了该课程。
在人类的5种感觉中,触觉通过被称为Chinks的神经网,从皮肤末端的刺激受体向脑神经传达感觉信号。人的触觉神经能准确,细致地识别触感,这与强度不同的情感感受相协调,被储存成记忆。
因此,为了模拟人类的触觉神经,人工触觉神经元件是相对不同地认识和储存外部物理接触强度后,记忆功能必须全部整合的高水平技术。
徐亨铎教授研究组开发出了由尼凯氧化物科(NiO),锌氧化物(ZnO)组成的以异种结构为基础的人工感觉突触,体现触觉性神经感觉的人工微粒。研究组模仿了头发感知外部压力的方式,制造了氧化物异种接合结构的垂直感应体。该感应体根据压力的大小和方向,发生电流-电压曲线变化,实现了与生物触觉感知类似的功能。
<模仿环境适应型触觉知觉的非常透明,灵活的人工触觉突触概念图>
值得一提的是,这种触觉性电流变化与非挥发性存储器一样,经过一段时间的电荷保存,确认具有"记忆"的特性。 研究组开发的元件结构还能够体现人工神经电路所需的代表性特性信号强化和弱化,时间差和大小不同信号变化等神经突触的所有典型特性,具有生物体触觉神经电路功能非常相似。
徐亨铎教授说明道:"我们制作了多个人工触觉元件排列的测试触摸板,有效检测出了振幅和持续时间等外部变数的时空信息","还演示了根据压力以模式区分的功能"。描摹由触觉-神经-大脑连接的感觉神经的人工神经电路结构需要压力传感器,连接电缆和人工突触的整合。 这是一项高水平的技术,必须体现非常复杂的装置集成和超低电能消耗。 徐教授组以通过触觉输入调节输出的不复杂的制造工程为基础,开发出了超低电力,高精密的人工突触。
徐亨铎说,"此次研制的人工触觉神经元件与现有的其他人工触觉电路相比,复杂性低,耗电量 小,可提供卓越的环境适应性人工触觉感知。""这可能适用于人工智能型传感器技术,皮肤附着型电子装置,机器人工程及为残疾人服务的人工水族等领域。"
此次研究是科学技术信息通信部,韩国研究财团主管的未来新元件技术源泉技术开发事业及中坚,基本基础研究支援事业的支援下完成的。
(注:本文出现的所有人名均系音译)