Volatile self-selective memristive neuron for millisecond-latency neuromorphic object detection at the edge

神经形态工程学 计算机科学 目标检测 GSM演进的增强数据速率 边缘检测 对象(语法) 人工智能 神经元 记忆电阻器 人工神经网络 计算机视觉 模式识别(心理学) 深层神经网络 模式检测
作者
Zhejia Zhang,Jiahua Xu,Xuemeng Fan,Guobin Zhang,Zijian Wang,Pengtao Li,Qi Luo,Haoxiang Yu,Shuai Zhong,Yunyan Zhang,Wenzhang Fang,Weidong You,Daying Sun,Kun Ren,Qing Wan,Yishu Zhang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1038/s41467-026-73825-3
摘要

The deployment of artificial intelligence for real-time object detection in edge applications is constrained by the power and latency limitations of conventional computing architectures. Here we show a bio-inspired neuromorphic system built around a self-selective GaOx/ZnO memristor to address this challenge. The device exhibits a selection ratio and nonlinearity (both of ~10⁷), picoampere-level leakage currents, and microsecond-scale volatile dynamics. We integrate these memristors into a 32×32 array emulating the first-spike-time-coding mechanism of the frog visual system, enabling millisecond-scale pulse responses. When applied to aerial drone object detection, our hardware system achieves reliable recognition for pedestrians and vehicles, with only a 2.5% accuracy drop compared to software simulations. Furthermore, the array demonstrates a parallel processing scale of ~8.36×10¹² computational nodes under a 10% read margin. This work provides a tangible hardware solution for constructing fast-response neuromorphic computing systems at the edge, suitable for intelligent transportation and real-time monitoring. Real-time object detection in edge applications is constrained by power and latency. Zhang et al. report a self-selective memristor with high selection ratio and fast decay speed to realize high-performance artificial neurons. High recognition accuracy is validated for drone object detection using such a neuron array.
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