为下一代可穿戴神经形态电子设备提供有利器件!点赞西电人!

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为下一代可穿戴神经形态电子设备提供有利器件!点赞西电人!

2025-02-19 06:01:56 |   作者: 8亿彩票案件

  刘琛投身于这样的领域的研究,最初是源于他自发地对科技趋势敏锐的洞察以及对现实操作实践困境的关注。

  “‘可穿戴监测设备’和‘人机交互’这两个看似晦涩的概念其实很好理解,它们就存在于我们周围。举个例子:智能手环、智能手表等可穿戴设备,可以监测心率、血压、睡眠等生理参数,通过AI算法分析数据从而提供健康建议和预警;语音识别与自然语言处理技术,让用户都能够通过语音指令与设备互动以实现人机交互。”正是这两个在我们身边无处不在的事物引起了刘琛的思考。

  在他眼中,人工智能快速的提升,可穿戴健康监测设备市场日益火热,人机交互也朝着更智能、便捷的方向大步迈进,人们越来越渴望借助科技精准守护健康。

  但刘琛很快就发现,要支撑这些应用迈向更高台阶,现有的计算架构和器件问题重重,就像是老旧的发动机拉不动新时代的跑车,各类AI应用在运行时频频卡顿、报错,或是处理复杂任务时效率极其低下,这一现象促使他决心深挖根源,寻找新的解决方案。

  就拿硅纳米膜晶体管来说,这是他们研究的关键一环,可它存在的问题一度让团队陷入僵局。

  “一方面,介电层机械柔性差,当时传统的无机材料主导,像二氧化硅,本身硬邦邦的,制作的完整过程中沉积工艺还添乱,产生应力,柔性全无。您能想象吗?要把这样的器件用在可穿戴设备里,贴合人体、适应日常弯曲根本做不到,完全没法模拟生物突触在柔性机体里的工作环境。另一方面,硅纳米膜界面电荷调制难如大山横亘在前。硅纳米膜表面千疮百孔,各种悬挂键、缺陷,和周围介质关系复杂,想精准控制界面电荷的运动、分布,简直是雾里看花,可这对模拟生物突触信息处理功能又至关重要,做不到这点,之前的努力都像是建在沙滩上的城堡,根基不稳。”

  面对重重困境,他们没丝毫退缩,而是迅速开启了一场与难题较量的艰难征程。

  从重新筛选材料到改良工艺,从设计全新的电荷调控方案到反复模拟测试,每一步都饱含着科研人员的心血与智慧。无数个日夜,团队都泡在实验室里。

  “面对介电层柔性问题,我们四处调研、反复试验,尝试了各种有机、无机材料的组合。”

  失败、调整,再失败、再调整……每一次新材料配方的尝试都是一次希望的点燃,又可能仅仅是一盆冷水。在他们的坚持下,终于,刘琛找到了新型有机-无机混合栅介质这个“金钥匙”,它既能给器件披上柔性的“外衣”,又能巧妙调控电学性能,让硅纳米膜晶体管焕发新生。

  攻克硅纳米膜界面电荷调制难题时,他们和北大深圳研究院、港中文(深圳)张敏团队紧密合作,跨学科的专家们汇聚一堂,从材料学、物理学、电子工程学等多维度剖析问题。理论计算、模拟仿真、实验验证,多管齐下,逐步摸清电荷的“脾气”,找到精确调制的方法,这样的一个过程就像是一场漫长而艰辛的马拉松,但没人想过放弃。

  成果初显,意义非凡!研发出的超柔性突触晶体管,那可是“身怀绝技”。它的耐用性超强,经历曲率半径仅 2.2 毫米的 10000 次弯折循环后,电学性能纹丝不动,这为未来柔性电子设备在复杂多变的现实使用场景中稳定运行保驾护航,不管是运动时佩戴的健康监测设备,还是各种灵活的智能穿戴配件,都有了可靠的“芯”。而且,通过调控栅极脉冲电压和宽度,能像神经元一样精准控制突触后电流,生动模拟生物神经网络的学习与记忆过程,这为AI硬件落地、实现真正类人智能推开了一扇大门。硅纳米膜突触晶体管在长时程特性中展现出卓越的线性度,手写数字识别准确率高达 93.2%,证明它不是花架子,实实在在能应用到诸多领域。

  从智能可穿戴设备更精准稳定的边缘数据处理,到人机交互场景里更自然流畅的响应,甚至在需要与生物体共形贴合的脑机接口、生物假体、人形机器人这些前沿领域,都将因它而革新,并在极端环境中替代人工作,开启全新的智能化篇章。

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