像大腦一樣學(xué)習(xí)的材料首次發(fā)現(xiàn)

瑞士研究人員發(fā)現(xiàn)，電子產(chǎn)品中使用的二氧化釩能夠“記住”先前外部刺激的全部歷史。這是第一種被確定為具有該屬性的材料，研究成果發(fā)表在《自然·電子學(xué)》雜志上。

洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院功率和寬帶隙電子研究實驗室研究人員在研究二氧化釩的相變過程中發(fā)現(xiàn)，二氧化釩在室溫下松弛時具有絕緣相，并在68 ℃時經(jīng)歷陡峭的絕緣體到金屬的轉(zhuǎn)變，其晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。傳統(tǒng)上，二氧化釩表現(xiàn)出易失性記憶（材料在消除激發(fā)后立即恢復(fù)到絕緣狀態(tài)）。研究人員在進行了數(shù)百次測量后，觀察到材料結(jié)構(gòu)中的記憶效應(yīng)。

研究人員將電流施加到二氧化釩樣品上。當(dāng)電流加熱樣品時，它會導(dǎo)致二氧化釩改變狀態(tài)，一旦電流通過，材料就會恢復(fù)到初始狀態(tài)。研究人員將第二個電流脈沖施加到材料上，發(fā)現(xiàn)改變狀態(tài)所需的時間與材料的歷史直接相關(guān)。研究人員解釋說，材料似乎“記住”了第一個相變并預(yù)測了下一個相變。這種記憶效應(yīng)與電子態(tài)無關(guān)，而是與材料的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)。

研究人員發(fā)現(xiàn)二氧化釩能記住其最近的外部刺激長達(dá)3個小時。這就像是很好地復(fù)制了大腦中發(fā)生的事情，因為二氧化釩開關(guān)的作用就像神經(jīng)元一樣。

該項發(fā)現(xiàn)的重要性在于，觀察到的記憶效應(yīng)是材料本身的固有特性。工程師依靠內(nèi)存來執(zhí)行各種計算，對通過提供更大容量、速度和小型化來增強計算過程的材料的需求量很大，二氧化釩滿足所有這些條件。更重要的是，它的連續(xù)結(jié)構(gòu)記憶使其與傳統(tǒng)材料不同，傳統(tǒng)材料將數(shù)據(jù)存儲為依賴于電子狀態(tài)操作的二進制信息。