神經(jīng)元是非凡的。僅僅通過以某些模式和特定頻率相互協(xié)調(diào)地放電，它們就賦予了我們極其寶貴的東西：記憶。難怪科學(xué)家們長期以來一直試圖用電子器件來模擬這既緊湊又高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。一種方法是利用憶阻器。憶阻器是一種對流經(jīng)它們的電荷的方向和數(shù)量保持“記憶”的器件，可用它在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)對神經(jīng)突觸功能的模擬。在過去的十年里，研究人員在開發(fā)憶阻器方面取得了一些進(jìn)展，而最近出現(xiàn)了一個讓人意料不到的新進(jìn)展：研究人員開發(fā)出一種可溶于水的新型憶阻器。

上圖顯示了隨著時間變化，突觸器件溶解在室溫下的去離子水中。

這樣的設(shè)計可以產(chǎn)生更環(huán)保的電子器件，同時它對于那些想要阻止有價值的信息落入敵人手中的人來說可能是最有用的。

西安電子科技大學(xué)先進(jìn)材料與納米科技學(xué)院的研究人員王宏解釋說：“將可隨需消失的瞬變材料與憶阻器件結(jié)合起來，是實現(xiàn)安全存儲應(yīng)用的有效途徑。例如，當(dāng)信息安全受到嚴(yán)重威脅時，我們可以方便地將瞬變存儲設(shè)備扔進(jìn)水里。這對于軍事應(yīng)用尤具重要價值。”

王宏的團(tuán)隊最近在IEEE Electron Device Letters上發(fā)表了標(biāo)題為“Physically Transient Memristive Synapse with Short-Term Plasticity Based on Magnesium Oxide”的文章，介紹了他們設(shè)計的一種可溶性憶阻器。利用水輔助轉(zhuǎn)印方法，他們能夠?qū)y-氧化鎂層與鎢基電極一起轉(zhuǎn)移到瞬變基體上。他們對這些組分進(jìn)行了排列，最終得到了一種模擬神經(jīng)元間的信號傳導(dǎo)的憶阻器。

正如鈣離子的閾值決定了神經(jīng)元向相鄰的神經(jīng)元釋放多少信號分子一樣，電壓的閾值可以用來控制通過憶阻器的銀離子流。

但是對于神經(jīng)元來說，它們的放電頻率是建立強大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。快速連續(xù)放電的神經(jīng)元更有可能彼此形成更強的連接。在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域有一句俗語表述了這一現(xiàn)象：“一起放電的神經(jīng)元，會緊緊相連。”在銀-氧化鎂憶阻器中可以看到同樣的效果；更頻繁地施加電壓會增強該器件的電導(dǎo)率。

王宏指出，這個系統(tǒng)可很好地模擬我們自己的神經(jīng)系統(tǒng)的短期可塑性。“它證明了這種瞬變突觸器件能夠有效地模擬短期神經(jīng)活動，這為實現(xiàn)安全的神經(jīng)形態(tài)計算應(yīng)用鋪平了道路。”

這項新設(shè)計在商業(yè)化之前還有更多工作需要做，但它確實展示了一種阻止信息落入敵人手中的理想方法。只要將其扔到去離子水中，關(guān)鍵組分就會在30分鐘內(nèi)溶解消失。