Spin torque induced dual type artificial neurons based on an in-plane magnetic tunnel junction

整改 乙状窦函数 非线性系统 神经形态工程学 人工神经网络 隧道枢纽 电压 磁场 隧道磁电阻 物理 直流电 整流器(神经网络) 计算机科学 拓扑(电路) 双稳态 振幅 控制理论(社会学) 凝聚态物理 材料科学 自旋(空气动力学) 卷积神经网络 工作(物理) 对偶(语法数字) 扭矩 圆柱 电流密度
作者
Like Zhang,Zhenhao Liu,Yujie Wang,Shuhui Liu,Wei Wang,Bin Fang,Zhongming Zeng
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:127 (20)
标识
DOI:10.1063/5.0298891
摘要

Artificial neural components based on magnetic tunnel junctions have emerged as a research hotspot in the field of neuromorphic computing. In this work, we demonstrate dual type artificial neurons constructed using an in-plane magnetic tunnel junction driven by spin torque. By adjusting the direction of the applied direct current, the device can exhibit stochastic switching and nonlinear rectification behaviors, respectively. The former is driven by direct current spin torque, while the latter is driven by both direct current and microwave spin torque. Specifically, the stochastic switching probability and nonlinear rectification voltage as functions of direct current can simulate the sigmoid and ReLU activation functions in neural networks, respectively. Furthermore, the convolutional neural network constructed using these two simulation functions is used for image classification and recognition, with an accuracy rate of 97%. Our work has opened up possibilities for the advancement of artificial neural morphological computing architecture.

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