光子芯片研究院博士生胡芳珍在《先进材料技术》发表研究成果

发布时间：2024-03-12浏览次数：188

近日，光子芯片研究院博士生胡芳珍以第一作者身份在《先进材料技术》（Advanced Materials Technologies）上发表题为“一种用于无需训练的气体识别的人工嗅觉化学抗性突触，”(An artificial olfactory chemical-resistant synapse for training-free gas recognition)的研究成果。材料学院研究生曹辰凯为该文章共同第一作者，上海理工大学为第一单位，王丁教授和陈希教授为通讯作者。

在人工智能领域，模拟嗅觉系统一直是一个长期的目标，然而传统的人工嗅觉系统往往受制于数据处理和存储的分离，导致巨大的计算转移负担。目前，人工嗅觉系统通常基于化学传感器阵列设计，通过人工神经网络处理传感器阵列的时间依赖响应来进行识别。然而，传感器产生的反应具有瞬时挥发性，且对时间依赖响应的处理算法尚未涉及，导致了识别精度和速度受到严重影响。为了解决这一问题，研究人员一直在探索新的神经形态计算范式，以便进行基于时间依赖数据的处理。

此次，研究团队展示了一种由3D分层结构的WO₃@WO₃纳米纤维组成的人工嗅觉化学抗性突触。这些纳米纤维由于水分子的强吸附而表现出持久的电阻响应。该突触实现了包括脉冲促进、长期/短期记忆和学习经验在内的典型突触行为。随后，他们利用递归神经网络处理时间依赖数据，成功识别了3-羟基-2-丁酮、三乙胺和三甲胺等气相化学物质。仅通过WO₃@WO₃纳米纤维人工嗅觉突触，就实现了无需训练的气体识别，准确率在第一个周期即达到90%以上。