Shape‐Dependent Multi‐Weight Magnetic Artificial Synapses for Neuromorphic Computing

神经形态工程学 MNIST数据库 记忆电阻器 人工神经网络 材料科学 人工智能 计算机科学 突触 电子工程 工程类 神经科学 生物
作者
Thomas M. Leonard,Samuel Liu,Mahshid Alamdar,Harrison Jin,Can Cui,Otitoaleke G. Akinola,Lin Xue,T. Patrick Xiao,Joseph S. Friedman,Matthew Marinella,Christopher H. Bennett,Jean Anne C. Incorvia
出处
期刊:Advanced electronic materials [Wiley]
卷期号:8 (12) 被引量:39
标识
DOI:10.1002/aelm.202200563
摘要

Abstract In neuromorphic computing, artificial synapses provide a multi‐weight (MW) conductance state that is set based on inputs from neurons, analogous to the brain. Herein, artificial synapses based on magnetic materials that use a magnetic tunnel junction (MTJ) and a magnetic domain wall (DW) are explored. By fabricating lithographic notches in a DW track underneath a single MTJ, 3–5 stable resistance states that can be repeatably controlled electrically using spin‐orbit torque are achieved. The effect of geometry on the synapse behavior is explored, showing that a trapezoidal device has asymmetric weight updates with high controllability, while a rectangular device has higher stochasticity, but with stable resistance levels. The device data is input into neuromorphic computing simulators to show the usefulness of application‐specific synaptic functions. Implementing an artificial neural network (NN) applied to streamed Fashion‐MNIST data, the trapezoidal magnetic synapse can be used as a metaplastic function for efficient online learning. Implementing a convolutional NN for CIFAR‐100 image recognition, the rectangular magnetic synapse achieves near‐ideal inference accuracy, due to the stability of its resistance levels. This work shows MW magnetic synapses are a feasible technology for neuromorphic computing and provides design guidelines for emerging artificial synapse technologies.

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
1231231231发布了新的文献求助10
刚刚
123zyuyu完成签到,获得积分10
刚刚
Daphne完成签到,获得积分20
刚刚
充电宝应助Millie采纳,获得20
1秒前
JamesPei应助Liaoluqing采纳,获得10
1秒前
英俊的铭应助苏打采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
勤劳画笔发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
在水一方应助迪兒采纳,获得30
4秒前
4秒前
滕可燕发布了新的文献求助10
4秒前
香蕉觅云应助王欧尼采纳,获得20
5秒前
hucchongzi应助飲啖茶采纳,获得30
5秒前
Gusta完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
科研通AI6.3应助橘子林采纳,获得10
7秒前
happypig发布了新的文献求助10
7秒前
慕青应助愉快小蛋挞采纳,获得10
7秒前
7秒前
小怪兽发布了新的文献求助10
7秒前
直率广缘关注了科研通微信公众号
7秒前
7秒前
7秒前
CipherSage应助xiaoxiao采纳,获得10
8秒前
Owen应助quququ采纳,获得10
8秒前
RRRosie完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
分歧者咋咋完成签到,获得积分10
9秒前
peng发布了新的文献求助10
10秒前
Haha完成签到 ,获得积分10
10秒前
缪缪发布了新的文献求助20
10秒前
上官若男应助背包小熊采纳,获得10
11秒前
漂亮的老四完成签到,获得积分10
11秒前
清爽的大树完成签到,获得积分10
11秒前
RBT发布了新的文献求助10
11秒前
晚塬完成签到 ,获得积分10
11秒前
12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
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6432906
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8248475
关于积分的说明 17542898
捐赠科研通 5490290
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2896794
邀请新用户注册赠送积分活动 1873397
关于科研通互助平台的介绍 1713654