An artificial spiking afferent nerve based on Mott memristors for neurorobotics

神经形态工程学 记忆电阻器 计算机科学 尖峰神经网络 神经假体 神经科学 传入的 人工神经网络 人工智能 电子工程 工程类 生物
作者
Xumeng Zhang,Ye Zhuo,Qing Luo,Zuheng Wu,Rivu Midya,Zhongrui Wang,Wenhao Song,Rui Wang,Navnidhi K. Upadhyay,Yilin Fang,Fatemeh Kiani,Mingyi Rao,Yang Yang,Qiangfei Xia,Qi Liu,Ming Liu,J. Joshua Yang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:11 (1) 被引量:296
标识
DOI:10.1038/s41467-019-13827-6
摘要

Abstract Neuromorphic computing based on spikes offers great potential in highly efficient computing paradigms. Recently, several hardware implementations of spiking neural networks based on traditional complementary metal-oxide semiconductor technology or memristors have been developed. However, an interface (called an afferent nerve in biology) with the environment, which converts the analog signal from sensors into spikes in spiking neural networks, is yet to be demonstrated. Here we propose and experimentally demonstrate an artificial spiking afferent nerve based on highly reliable NbO x Mott memristors for the first time. The spiking frequency of the afferent nerve is proportional to the stimuli intensity before encountering noxiously high stimuli, and then starts to reduce the spiking frequency at an inflection point. Using this afferent nerve, we further build a power-free spiking mechanoreceptor system with a passive piezoelectric device as the tactile sensor. The experimental results indicate that our afferent nerve is promising for constructing self-aware neurorobotics in the future.
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