Cerebellum-inspired memtransistors enable emergent differentiation for hardware-efficient novelty detection

计算机科学 新颖性 利用 神经形态工程学 异步通信 新知识检测 人工智能 心跳 鉴定(生物学) 延迟(音频) 能量(信号处理) GSM演进的增强数据速率 工作流程 计算模型 分布式计算 边缘设备 人工神经网络 高效能源利用 可重构性 钥匙(锁) 边缘计算 尖峰神经网络 机器学习 混乱的边缘 瞬态(计算机编程) 兴奋性突触后电位 低延迟(资本市场) 神经科学
作者
Min‐A Kang,Spencer T. Brown,Jayasinghe Ns,Meghana R. Holla,Thang Pham,Thomas T. Zeng,Ruiqin Wu,Zachary J. Trdinich,Xudong Zhuang,Vinayak P. Dravid,Indira M. Raman,Amit Ranjan Trivedi,Vinod Kumar Sangwan,Mark C. Hersam
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-026-75212-4
摘要

Artificial intelligence (AI) algorithms are currently executed using silicon-based hardware, resulting in excessively high energy demand for data centers. Edge computing AI for healthcare, robotics, and autonomous vehicles presents even stricter power and latency constraints, which are unmet by incumbent computing architectures. With vastly superior energy efficiency, biological neuronal networks provide hints towards alternative computational approaches including memory-logic colocation, asynchronous parallelism, and spike-triggered computation. Here, we draw inspiration from the cerebellum to demonstrate asymmetric-contact-gated MoS2 memtransistors that exhibit bias-polarity-dependent excitatory/inhibitory short-term plasticity. Arrays of these cerebellum-inspired memtransistors exploit the evolving interplay between excitatory and inhibitory responses to emulate the emergent synaptic differentiation of the cerebellum, enabling rapid identification of novel events. When applied to electrocardiogram data, arrhythmias are detected within a single heartbeat with 10,000-fold fewer operations than existing silicon-based approaches. In this manner, cerebellum-inspired neuromorphic hardware provides a pathway to computationally efficient, high-speed novelty detection for edge intelligence. The human brain corrects transient errors arising from discrepancies between actual objects and expectations, thereby maintaining smooth functional stability. Kang et al. report a MoS2-based device that realizes a bio-realistic approach to novelty detection, achieving higher efficiency than silicon-based electronics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科目三的应助被zyy采纳,获得10
1秒前
1秒前
xfy的应助被小鱼采纳,获得20
2秒前
烟花的应助被夏小唯采纳,获得10
2秒前
周粤川完成签到 ,获得积分10
2秒前
香蕉觅云的应助被dzjin采纳,获得10
2秒前
wabfye发布了新的文献求助10
2秒前
ZW发布了新的文献求助10
3秒前
Nekoo完成签到,获得积分10
3秒前
共享精神的应助被小莫采纳,获得10
3秒前
济慈完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
星辰大海的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
CodeCraft的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
waa发布了新的文献求助30
4秒前
大模型的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
领导范儿的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
山居月完成签到,获得积分20
5秒前
天天快乐的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
wanci的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
脑洞疼的应助被星星采纳,获得10
5秒前
Ava的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
烟花的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
天堂鸟完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
赘婿的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
zhengsz完成签到,获得积分10
6秒前
Owen的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
深情安青的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
NexusExplorer的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
脑洞疼的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
小蘑菇的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
慕青的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
所所的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
桐桐的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
Lucas的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8128907
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9531293
关于积分的说明 21589868
捐赠科研通 7709744
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3417462
关于科研通互助平台的介绍 2543015
邀请新用户注册赠送积分活动 2458721