仿脑光敏器件拥有可编程“遗忘机制”
美国俄勒冈州立大学研发出集成感知、存储与处理的新型光敏器件，具备可编程遗忘机制。通过栅极电压调控电荷位置，可主动增强或衰减记忆，有效降低能耗，为高效低功耗人工智能硬件提供新方向。
从人脑的工作机制中汲取灵感，美国俄勒冈州立大学的研究团队近日打造出一款新型光敏器件，它把感知、存储和处理三种功能统统集成进一个光电晶体管里。更厉害的是，这个器件能像大脑一样，主动调控数字记忆的增强与衰减——换句话说，它学会了“遗忘”。这项成果已经发表在最新一期的《先进功能材料》杂志上，为开发更高效、更低功耗的人工智能硬件，打开了一扇新的大门。
现在大多数AI系统，其实还在沿用传统的计算架构：摄像头这类传感器负责抓取信息，存储器老老实实保存数据，处理器则闷头做分析和计算。问题在于，这些功能分散在不同的硬件单元里，大量数据需要在它们之间来回搬运。这不仅能耗巨大，还严重拖慢了处理效率。
和传统存储器绞尽脑汁想保存信息不同，这个新器件最大的亮点，恰恰是具备类似人脑的“遗忘能力”。当光线照到器件表面时，它会瞬间产生并储存电荷——相当于在那里留下了一段“记忆”。更有意思的是，只要施加一个微弱的电信号，就能控制这些记忆保持更长时间，或者让它们更快消退。这就好比生物大脑强化重要信息、淡化无关信息的机制，让器件学会了“选择性遗忘”。
这种可调控的数字记忆，在处理连续变化的信息时显得格外重要。举个例子：自动驾驶汽车、机器人或者智能摄像头，每时每刻都在接收环境数据。如果所有信息都一视同仁地长期保存，系统很快就会不堪重负，资源被大量占用，效率也跟着下滑。而有了这种“遗忘能力”，器件可以让无关紧要的信息快速消失，一边获取新信息一边完成初步处理——数据不用再绕远路，能耗自然也就降下来了。
那么，这种神奇的能力是怎么实现的？关键秘密藏在器件的结构设计里。它采用了一种“双料组合”：氧化物半导体负责传导电流，有机光敏材料则专门吸收光线并产生电荷。有趣的是，部分电荷会被暂时“困”在光敏层中，即使光照消失了，这些电荷依然能持续影响电流——相当于在器件内部留下了之前光信号的“痕迹”。
进一步研究发现，通过施加栅极电压，就可以主动改变这些电荷与电流通道之间的位置关系。当电荷被推近通道时，记忆保持时间会延长；当电荷被拉开远离通道时，储存的信息就会更快地消失。换句话说，一个简单的电压信号，就能实现记忆的“加速”或“减速”。
兼具感知、存储和处理能力，还自带可编程的“遗忘机制”——这种新型器件，无疑是朝着神经形态计算迈出的坚实一步。
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