Biomembrane‐Based Memcapacitive Reservoir Computing System for Energy‐Efficient Temporal Data Processing

作者
Md Razuan Hossain,Ahmed S. Ibrahim Mohamed,Nicholas X. Armendarez,Joseph S. Najem,Md Sakib Hasan
出处
期刊:Advanced intelligent systems [Wiley]
卷期号:5 (12) 被引量:28
标识
DOI:10.1002/aisy.202300346
摘要

Reservoir computing is a highly efficient machine learning framework for processing temporal data by extracting input features and mapping them into higher dimensional spaces. Physical reservoirs have been realized using spintronic oscillators, atomic switch networks, volatile memristors, etc. However, these devices are intrinsically energy‐dissipative due to their resistive nature, increasing their power consumption. Therefore, memcapacitive devices can provide a more energy‐efficient approach. Herein, volatile biomembrane‐based memcapacitors are leveraged as reservoirs to solve classification tasks and process time series in simulation and experimentally. This system achieves a 99.6% accuracy for spoken‐digit classification and a normalized mean square error of in a second‐order nonlinear regression task. Furthermore, to showcase the device's real‐time temporal data processing capability, a 100% accuracy for an epilepsy detection problem is achieved. Most importantly, it is demonstrated that each memcapacitor consumes an average of 41.5 fJ of energy per spike, regardless of the selected input voltage pulse width, while maintaining an average power of 415 fW for a pulse width of 100 ms, orders of magnitude lower than those achieved by state‐of‐the‐art devices. Lastly, it is believed that the biocompatible, soft nature of our memcapacitor renders it highly suitable for computing applications in biological environments.

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
Xueyu完成签到,获得积分10
刚刚
蚂蚁飞飞完成签到,获得积分10
刚刚
nnnnn完成签到,获得积分10
刚刚
平常的外套完成签到 ,获得积分10
1秒前
腼腆的白莲完成签到,获得积分10
1秒前
gengfu发布了新的文献求助10
1秒前
不太懂完成签到,获得积分10
1秒前
Giant06230824完成签到,获得积分10
2秒前
landolu完成签到,获得积分10
2秒前
苏轼完成签到,获得积分10
2秒前
5秒前
可妍昇完成签到 ,获得积分10
5秒前
zhao完成签到,获得积分10
6秒前
云峤完成签到 ,获得积分10
6秒前
鳗鱼柚子完成签到 ,获得积分10
8秒前
10秒前
gengfu完成签到,获得积分10
10秒前
村长热爱美丽完成签到 ,获得积分10
10秒前
搜集达人的应助被陈醉采纳,获得10
11秒前
11秒前
chi完成签到,获得积分10
11秒前
ZS完成签到 ,获得积分10
12秒前
火星上外套完成签到,获得积分10
12秒前
典雅浩轩完成签到,获得积分10
13秒前
yoga完成签到,获得积分10
13秒前
D1完成签到 ,获得积分10
14秒前
星辰大海完成签到 ,获得积分10
14秒前
也未可知完成签到 ,获得积分10
14秒前
缥缈云朵完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
含糊的代丝完成签到 ,获得积分10
16秒前
日尧完成签到,获得积分10
16秒前
故城完成签到 ,获得积分10
16秒前
雨中行远完成签到,获得积分10
17秒前
v0id的应助被DoctorSun采纳,获得10
17秒前
wangshiqiao发布了新的文献求助10
17秒前
369ninja的应助被DoctorSun采纳,获得10
17秒前
机智的白卉的应助被DoctorSun采纳,获得10
17秒前
v0id的应助被DoctorSun采纳,获得10
17秒前
YONGLI完成签到,获得积分10
17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 8129906
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9532269
关于积分的说明 21593759
捐赠科研通 7711695
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3418044
关于科研通互助平台的介绍 2543738
邀请新用户注册赠送积分活动 2459245