Искусственные синапсы, имитируемые электролитически управляемым транзистором на основе оксида вольфрама

Учитывая, что для функционирования человеческий мозг использует ≈10^15 синапсов, разработка эффективных искусственных синапсов имеет важное значение для создания вычислительных систем, вдохновлённых принципами работы мозга. В биологических синапсах потенциал-управляемые ионные каналы играют исключительно важную роль в регуляции генерации потенциалов действия. В данной работе предложен электролитически управляемый транзистор на основе WO3 с уникальной туннельной структурой, способный имитировать процесс ионной модуляции биологических синапсов. Транзистор успешно реализует как кратковременную, так и долговременную синаптическую пластичность. Кратковременная пластичность имитируется за счёт динамики ионов электролита при низком электрическом смещении, тогда как долговременная пластичность реализуется посредством внедрения протонов в WO3 при высоком электрическом смещении. Это обеспечивает новый подход к управлению переходом от кратковременной памяти к долговременной в искусственных синапсах за счёт изменения амплитуды напряжения на затворе. В данном искусственном синапсе также реализованы другие важные синаптические свойства, такие как парное облегчение импульсов, депрессия и потенциация синаптического веса, а также пластичность, зависящая от времени спайков. Полученные результаты предлагают новый подход к разработке синаптических электролитически управляемых транзисторов на основе электростатических и электрохимических эффектов.