球王会官方入口中科院宁波材料所朱小健李润伟研究员AM综述：用于人

浏览次数： 32 发布日期： 2024-03-18 16:17:38 来源：球王会app官网 作者：球王会体育平台入口

　　人机交互技术（human-machine interaction, HMI）通过界面接口设备实现了人与机器之间的无缝通信，被广泛应用于人类医疗、机器感知、生物接口等领域。近年来，随着人工智能（Artificial intelligence, AI）硬件的高速发展，HMI逐渐走向智能化，在脑机接口、神经假肢和可穿戴电子设备等领域有了新的发展。然而传统电子产品的计算架构会限制信号实时、并行处理，无法实现更高效复杂的交互。因此迫切需要发展更先进、更高效的计算架构，以仿生方式处理信息，更好的解释人类活动和理解外部环境，实现更复杂更智能的HMI。神经形态计算旨在模拟人脑的运作规律以实现高效、并行的信息处理。区别于传统电子设备，神经形态纳米离子器件依赖电场作用下离子的重新分布来实现可靠的电导调制，与生物神经系统通过离子输运传递信号具有高度相似性。因此神经形态纳米离子器件的电导切换过程能高度模拟生物系统中的基本信息处理功能，例如突触可塑性和神经元放电，实现神经形态复杂认知任务，包括学习、记忆、识别和决策等。将神经形态纳米离子器件融入到HMI技术中，不仅突破传统电子设备的限制，还为新型生物接口的发展提供了契机，有望实现全新的交互模式。

　　近日，中国科学院宁波材料所技术与工程研究所朱小健&李润伟研究员团队在Advanced Materials期刊上发表题为“Neuromorphic Nanoionics for Human-Machine Interaction: From Materials to Applications”的综述文章。论文回顾了纳米离子材料和器件的基本机制和行为，强调了它们模拟各种神经形态功能的出色能力，如学习、记忆、识别、编码和时空信号处理等。同时，评估了器件的可靠性、能源效率、柔性及生物相容性等关键指标，深入探讨了纳米离子器件在新兴人机交互技术中的进展，突出了它们的潜在贡献。最后，作者展望了神经形态纳米离子器件的未来，并讨论了下一代人机交互技术面临的挑战和机遇。

　　神经形态纳米离子技术是一个新兴领域，灵感来源于在生物系统中观察到的神经离子活动。这篇综述全面概述了神经形态纳米离子器件的最新进展，重点介绍了纳米离子忆阻器和离子栅控晶体管在下一代人机交互应用中的潜力。文章深入探讨了这些器件的基本工作原理，以及如何利用它们模拟各种神经元和突触功能。此外，还介绍了这些器件的关键性能标准，并讨论了将神经形态纳米离子器件融入到人机交互界面中的潜在方案。尽管神经形态纳米离子技术在人机交互领域具有广泛应用前景，但目前仍需解决硬件兼容性和系统稳定性等挑战。未来发展应注重提升性能、实时响应性和可靠性，以推动技术应用。神经形态纳米离子技术的进步可以在健康监测、机器人技术、脑机接口和假肢技术等新兴领域产生重要影响，提升个性化医疗保健、机器人感知能力和假肢控制效率，为HMI应用带来许多有利的发展机遇。