An organic electrochemical neuron for a neuromorphic perception system

神经形态工程学 足迹 感知 感觉系统 计算机科学 计算机体系结构 神经科学 人机交互 人工智能 人工神经网络 生物 古生物学
作者
Yao Yao,Robert M. Pankow,Wei Huang,Cui Wu,Lin Gao,Yongjoon Cho,Jianhua Chen,Dayong Zhang,Sakshi Sharma,Xiaoxue Liu,Yuyang Wang,Bo Peng,Sein Chung,Kilwon Cho,Simone Fabiano,Zunzhong Ye,Jianfeng Ping,Tobin J. Marks,Antonio Facchetti
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:122 (2): e2414879122-e2414879122 被引量:18
标识
DOI:10.1073/pnas.2414879122
摘要

Human perception systems are highly refined, relying on an adaptive, plastic, and event-driven network of sensory neurons. Drawing inspiration from Nature, neuromorphic perception systems hold tremendous potential for efficient multisensory signal processing in the physical world; however, the development of an efficient artificial neuron with a widely calibratable spiking range and reduced footprint remains challenging. Here, we report an efficient organic electrochemical neuron (OECN) with reduced footprint (<37 mm 2 ) based on high-performance vertical OECT (vOECT) complementary circuitry enabled by an advanced n-type polymer for balanced p-/n-type vOECT performance. The OECN exhibits outstanding neuronal characteristics, capable of producing spikes with a widely calibratable state-of-the art firing frequency range of 0.130 to 147.1 Hz. Leveraging this capability, we develop a neuromorphic perception system that integrates mechanical sensors with the OECN and integrates them with an artificial synapse for tactile perception. The system successfully encodes tactile stimulations into frequency-dependent spikes, which are further converted into postsynaptic responses. This bioinspired design demonstrates significant potential to advance cyborg and neuromorphic systems, providing them with perceptual capabilities.
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