Fully hardware-oriented physical reservoir computing using 3D vertical resistive switching memory with different bottom electrodes

神经形态工程学 油藏计算 电阻随机存取存储器 计算机科学 电阻式触摸屏 块(置换群论) 非易失性存储器 非线性系统 波形 随机存取 电极 计算机硬件 人工智能 人工神经网络 循环神经网络 物理 电信 数学 计算机视觉 操作系统 量子力学 雷达 几何学
作者
Jihee Park,Gimun Kim,Sungjun Kim
出处
期刊:Materials horizons [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:12 (14): 5259-5276
标识
DOI:10.1039/d5mh00275c
摘要

Reservoir computing (RC) is a promising machine learning paradigm that processes input data using a fixed random network. However, implementing both reservoir and readout layers typically requires multiple devices and additional fabrication steps. To overcome this, we introduce a fully integrated RC system based on a vertically stacked Ta/Ta2O5/HfO2/W and TiN vertical-resistive random-access memory (VRRAM) structure, which can select short-term and long-term memory in VRRAM structure with different bottom electrodes. The volatile VRRAM serves as a physical reservoir, utilizing its fading memory and nonlinearity to capture temporal dependencies, while the nonvolatile VRRAM functions as a readout network with multi-level storage capability and high linearity. Neuromorphic simulations show that using conductance variations as synaptic weights enables pattern recognition accuracy above 93.14%, successfully replicating biological synaptic behaviors. Finally, the proposed Cyclic RC structure effectively processes temporal patterns, achieving strong performance with an NRMSE of 0.2123 for waveform classification and 0.2377 for Hénon map prediction. These findings underscore the potential of hardware-efficient, short-term memory-based architectures for forecasting nonlinear dynamical systems and advancing neuromorphic computing applications.
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
聒噪的小黄瓜完成签到,获得积分10
刚刚
2758543477完成签到,获得积分10
刚刚
smile完成签到,获得积分10
1秒前
重要的板凳完成签到,获得积分10
1秒前
韦一手完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
专注的语堂完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
Vivian完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
宁幼萱完成签到,获得积分10
4秒前
拉拉完成签到,获得积分10
4秒前
mwt0713完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
zombleq完成签到 ,获得积分10
4秒前
foeena发布了新的文献求助10
5秒前
那年丶看夕阳应助zhang采纳,获得10
5秒前
jsinm-thyroid完成签到 ,获得积分10
6秒前
陈一晨111发布了新的文献求助10
7秒前
CyrusSo524应助daoketuo采纳,获得10
7秒前
愉快的孤容完成签到,获得积分10
7秒前
冷艳的凡阳完成签到,获得积分10
8秒前
CC完成签到 ,获得积分10
8秒前
浩浩完成签到 ,获得积分10
8秒前
啵啵阳子发布了新的文献求助10
8秒前
雨下整夜关注了科研通微信公众号
8秒前
耍酷的白梦完成签到,获得积分10
9秒前
大军门诊完成签到,获得积分10
9秒前
dagongren完成签到,获得积分0
9秒前
酷炫的傲易完成签到,获得积分10
10秒前
橙子完成签到,获得积分20
10秒前
能干的小蘑菇完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
linger完成签到 ,获得积分10
11秒前
龙仔完成签到 ,获得积分10
11秒前
迷你的雁枫完成签到,获得积分10
12秒前
传奇3应助大力的图图采纳,获得10
12秒前
nunup5完成签到,获得积分10
13秒前
一一完成签到,获得积分10
14秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
14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
The Social Psychology of Citizenship 1000
Eco-Evo-Devo: The Environmental Regulation of Development, Health, and Evolution 900
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 500
THC vs. the Best: Benchmarking Turmeric's Powerhouse against Leading Cosmetic Actives 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5927890
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6973790
关于积分的说明 15834277
捐赠科研通 5056307
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2720248
邀请新用户注册赠送积分活动 1676393
关于科研通互助平台的介绍 1609280