Advanced Functional Materials: 2012年22卷13期插图故事

封面说明:

利用单一电子器件实现对神经突触的仿生,一直是人工智能器件领域的重要问题和研究热点。我们的工作是利用非晶InGaZnO材料利用,构造了具有自主学习和记忆能力的神经突触仿生器件,在单一无机器件中实现了多种生物突触功能。非晶态InGaZnO的电学性质可以很精确地调节并且对激励信号做出动态的反应,这也促使我们设计并制备了双层InGaZnO忆阻器件,并利用氧离子在电场作用下的迁移可以调节两层的电阻。实现了对神经突触多种生物功能的模拟,涉及兴奋性突触后电流、非线性传输特性、长时/短时可塑性、刺激频率响应特性、STDP机制、经验式学习等多个方面,尤其是器件表现出的短时记忆行为与“学习—忘记—再学习”的经验式学习模式符合人类的认知规律。

我的封面我的故事:

在封面图的设计中,我们的考虑是在图中要展示出忆阻器件的物理背景和它对于神经突触的模拟。然而,在设计物理背景的时候遇到了麻烦。由于我们的器件有着很简单的结构,而且器件对于突触的模拟更多依赖的是其中一些电学特性的研究。所以如果类似于一些别的电子器件,设计一个美观的3D器件结构是不能完整表示出我们工作特点的。因此,我们当时就想将本工作中最大的亮点部分展示出来,即在单一器件中经验式学习行为的获得。它的物理机制在于电场作用下氧离子的迁移和扩散。在文章图中,我们曾经画过简单的机制示意图。通过与静远嘲风的设计师沟通,设计师帮我们设计并画了该封面图的前半部分。我们收到后感到很满意,尤其是利用光环对应施加电压以及电极的设计。另一方面,封面的背景设计同样是很重要的。我们最初的想法是单一器件对应单一突触结构,同样也请设计师帮助设计完成了一幅图。后来,我看了一些别的封面设计并且询问了生物学的老师,当得知神经突触是可以在荧光显微镜下得到图像后。我们就想既然我们做的是仿生器件模拟,为什么不直接利用生物突触的图作为背景呢?因为直接利用真实生物突触的照片分辨率不够,以及有一些杂质存在,所以设计师以照片为参照进行了加工。这种加工真的能够让一个理科生深刻感受到,艺术作品来源于生活但是高于生活。我们很高兴图片能够被选为扉页彩图。同时,这次封面设计的经历也增加我们在这方面的经验。