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使用量子计算机折叠的RNA折叠
神经元是信息传输和信息处理中的专门细胞。之后，许多神经系统疾病与细胞活力/稳态问题直接相关，而是与电活动动力学的特定异常相关。认识到这一事实，基于神经元电活动的直接调节的治疗策略已取得了显着的结果，从耳蜗植入物到深脑刺激的成功实例。在这些植入设备上开发的开发受到了重要挑战的阻碍：功率要求，尺寸因子，信号转导和适应性/计算能力。回忆录，纳米级电子组件能够模仿自然突触，提供了独特的特性来解决这些约束及其在神经假体设备中的使用。在这里，我们首次证明了在临床相关的环境中使用回忆设备，在这种环境中，两个神经元种群之间的通信源于来源人群中的特定活动模式。在我们的方法中，Memristor设备执行了简单的模式检测计算，并充当能够可逆的短期可塑性的突触器。使用体外海马神经元培养物，我们使用监视器 - 计算活性范式显示出具有高度可重复性的实时自适应控制。我们设想了非常相似的系统用于自动检测和抑制癫痫患者的癫痫发作。
一种用于实现随机二进制尖峰时间相关可塑性的 CMOS-忆阻器混合系统
本文介绍了一个完全实验性的混合系统，其中使用定制的高阻态忆阻器和采用 180 nm CMOS 技术制造的模拟 CMOS 神经元组装了一个 4 × 4 忆阻交叉脉冲神经网络 (SNN)。定制忆阻器使用 NMOS 选择晶体管，该晶体管位于第二个 180 nm CMOS 芯片上。一个缺点是忆阻器的工作电流在微安范围内，而模拟 CMOS 神经元可能需要的工作电流在皮安范围内。一种可能的解决方案是使用紧凑电路将忆阻器域电流缩小到模拟 CMOS 神经元域电流至少 5-6 个数量级。在这里，我们建议使用基于 MOS 阶梯的片上紧凑电流分配器电路，将电流大幅衰减 5 个数量级以上。每个神经元之前都添加了这个电路。本文介绍了使用 4 × 4 1T1R 突触交叉开关和四个突触后 CMOS 电路的 SNN 电路的正确实验操作，每个电路都有一个 5 个十进制电流衰减器和一个积分激发神经元。它还演示了使用此小型系统进行的一次性赢家通吃训练和随机二进制脉冲时间依赖可塑性学习。
tauvid™：第一个用于成像阿尔茨海默氏病tau病理学的FDA批准的宠物示踪剂
摘要 - 专门的深度学习（DL）加速器和神经形态处理器的出现为将深度和尖峰神经网络（SNN）算法应用于医疗保健和生物医学应用的新企业带来了新的机会。这可以促进医学互联网系统（IoT）系统和护理点（POC）设备的进步。在本文中，我们提供了一个教程，描述了如何使用各种技术，包括新兴的回忆设备，可编程的门阵列（FPGA）和互补的金属氧化物半导体（CMOS），可用于开发有效的DL加速器，以解决各种诊断诊断，模式识别的诊断，信号过程和信号过程中的各种问题。此外，我们探讨了尖峰神经形态处理器如何补充其DL对应物以处理生物医学信号。该教程通过应用于医疗保健领域的大量神经网络和神经形态硬件的大量文献进行了研究。我们通过执行将传感器融合信号处理任务与计算机视觉相结合的传感器融合信号处理任务来标记各种硬件平台。在推理潜伏期和能量方面进行了专用神经形态处理器和嵌入AI加速器的比较。最后，我们对领域的分析进行了分析，并分享了各种加速器和神经形态处理器引入医疗保健和生物医学领域的优势，缺点，挑战和机遇的观点。
功能化纳米粒子自组装纳米器件的分子光开关中的高电导率
摘要：自组装功能化纳米粒子是多种潜在应用的焦点，特别是用于分子级电子设备。这里，我们对 10 纳米金纳米粒子 (NPs) 进行了自组装实验，这些粒子由一层致密的偶氮苯-联噻吩 (AzBT) 分子功能化，目的是构建具有忆阻特性的光可切换设备。我们制造了由 NP 自组装网络 (NPSAN) 组成的平面纳米设备，这些纳米电极与纳米电极接触，纳米电极之间的电极间隙从 30 到 100 纳米不等。我们展示了这些 AzBT-NPSAN 中光诱导的电导可逆切换，创下了高达 620 的“开/关”电导比记录，平均值约为。 30，85% 的器件的比例超过 10。对纳米颗粒表面化学吸附的分子单层之间的界面结构和动力学进行了分子动力学模拟，并将其与实验结果进行了比较。结果表明，接触界面的性质与分子构象密切相关，对于 AzBT 分子，可以通过明确定义波长的光照射在顺式和反式之间可逆地切换。与通过导电 c-AFM 尖端接触的平面自组装单层上进行的实验相比，分子动力学模拟为实验观察到的两个异构体之间开/关电流比降低提供了微观解释。
后硅纳米电子器件及其在类脑芯片中的应用
随着信息技术迈向大数据时代，传统的冯·诺依曼架构在性能上显示出局限性。计算领域已经在应对访问内存所需的延迟和带宽（“内存墙”）以及能量耗散（“电源墙”）方面遇到了很多困难。这些具有挑战性的问题，例如“内存瓶颈”，要求进行大量的研究投资来开发下一代计算系统的新架构。脑启发计算是一种新的计算架构，为人工智能计算提供了一种高能效和高实时性的方法。脑启发神经网络系统基于神经元和突触。忆阻器件已被提议作为创建神经形态计算机应用的人工突触。在本研究中，对后硅纳米电子器件及其在脑启发芯片中的应用进行了调查。首先介绍了神经网络的发展，回顾了当前典型的类脑芯片，包括以模拟电路为主的类脑芯片和全数字电路的类脑芯片，进而引出了基于后硅纳米电子器件的类脑芯片设计。然后，通过对N种后硅纳米电子器件的分析，阐述了利用后硅纳米电子器件构建类脑芯片的研究进展。最后，对基于后硅纳米电子器件构建类脑芯片的未来进行了展望。
用于下一代零链可追溯性 SI 标准的本征室温量子电阻忆阻器
图 2 | 通过电化学抛光稳定的量子电导能级。a. 忆阻单元中的 SET 过程示意图，该过程是一种电化学驱动过程，且尖端形成的电场进一步加速了这一过程。细丝生长过程中的恶劣条件通常会导致量子电导能级的高度不可预测性和多变性。b. RESET 过程中的电化学抛光效应能够通过首先去除/溶解接触配置中的不稳定原子而保留更稳定的原子来获得更可靠的量子电导能级。在此框架中，系统通过离散的电导能级从低阻态 (LRS) 演变为中间亚稳态电阻态 (MRS) 再演变为量子点接触 (QPC)。在 RESET 过程中，不稳定的原子将从细丝中去除，留下最稳定的原子形成稳定的 QPC。c.循环示例：通过 100 mV/s 的电压扫描速率获得突然 SET，通过慢速电压扫描（1.2 mV/s）通过电化学抛光获得逐渐 RESET。d. 通过电化学抛光获得的 RESET 过程显示稳定的量子电导平台，为 𝐺 0 的倍数。插图显示了扫描施加电压时量子电导平台随时间的稳定性。
基于 2D MoS2 的阈值开关忆阻器用于...
在所有神经网络中，PIKING 神经网络 (SNN) 最忠实地模拟了人脑，并且被认为是处理时间数据最节能的网络。人工神经元和突触是 SNN 的组成部分。最初，SNN 的硬件采用复杂的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 电路实现，其中单个神经元或突触由多个晶体管实现，这在面积和能耗方面非常密集 [1]。2008 年忆阻器的发现促进了使用单个双端器件实现人工突触的发展 [2]，[3]。然而，尽管人工神经元同样重要，但使用单个器件实现人工神经元的研究还不够深入。最近，阈值开关忆阻器 (TSM) 器件 [4]、非挥发性忆阻器 [5]、相变材料 (PCM) [6]、基于铁电材料的场效应晶体管 (FET) [7]、[8] 和浮体晶体管 [9] 已被用于演示用于 SNN 的漏电积分激发 (LIF) 神经元。二维材料的忆阻特性为利用这些原子级薄系统实现人工神经元提供了机会，这将实现神经网络硬件的最终垂直扩展 [10]-[12]。H Kalita 等人演示了一种基于 MoS 2 /石墨烯 TSM 的人工神经元，但阈值电压高、开关比低、导通时间短。
受大脑启发的内存计算系统......
摘要 — 脑启发式方法可以有效地分析生物神经网络的活动，并以冯·诺依曼架构无法实现的能效解决计算难题，这表明对神经元通信和功能的理解有了显著的提高。在这里，我们提出了一种脑启发式多模态信号处理系统，该系统具有有机忆阻器阵列，可以潜在地整合信号传感、存储和计算。为了促进多模态信号处理系统的设计，我们使用了四个组件。首先，我们提出了一个多模态信号传感模块，主要负责多模态（图像、回声、嗅觉、肌肉和味觉）信号的收集、融合和存储。其次，在制造白蛋白忆阻器后，构建了一个高密度交叉点忆阻突触阵列，以实现计算、数据存储和通信层之间的密集连接。第三，考虑到大脑区域的结构和功能，我们展示了一个用于分层学习的通用学习模块，它可以识别和想象多模态信息。最后设计了必要的外围电路模块（包括无胜者竞争功能电路、模拟数字转换器、数字模拟转换器、脉冲调制器等）。值得注意的是，我们的系统可以每秒捕获大量数据并对多模态信号进行原位处理。这项研究有望帮助实现纳米材料与神经形态计算系统和节能集成电路的深度集成。
水热形成的氧化铜（CUO）薄膜用于电阻开关存储器
通常可以观察到，已将回忆设备视为非挥发性半导体记忆（NVSM）设备，逻辑操作或神经形态计算的合适结构[1]。与典型的NVSM设备相比，已经选择了具有简单设备体系结构，快速开关属性，低功耗级别或出色的可扩展性的将来的内存应用程序的电阻随机存储器（RRAM）设备[2-4]。到目前为止，已经提出了基于几种介电和导电材料的不同Ar散布[5-7]。但是，所有这些设备的瓶颈都是大型操作电压或固定率变质。过渡金属氧化物，例如氧化钛（Tio X）[8]，氧化镍（Nio X）[9]，氧化锌（ZnO）[10]或氧化物（HFO X）[11,12]，已被广泛检查用于记忆应用。在这些材料中，氧化铜（CUO）也可以表现出出色的电阻转换（RS）特征[13]。作为一种无毒的，互补的金属氧化物半导体（CMOS）兼容和丰富的地球材料，铜（CU）已被广泛用于超大级构成（ULSI）设备中。因此，作为集成电路处理序列中最常见的导电膜之一，基于CU的设备被视为在半导体设备制造中是相关的候选者。CUO膜可以使用几种方法，例如分子束外延（MBE）[14]，化学蒸气沉积
脑启发的方法用于在异质混合信号神经形态处理系统中实现鲁棒计算
抽象的神经形态处理系统实施具有混合信号模拟/数字电子电路和/或熟悉设备的混合信号神经网络代表了一种有希望的技术，用于需要低功率，低延迟，并且由于缺乏连接性或隐私问题而无法连接到离线处理的云，并且无法连接到离线处理。但是，这些电路通常嘈杂且不精确，因为它们受设备之间的变化影响，并且以极小的电流运行。因此，在这种方法之后，实现可靠的计算和高精度仍然是一个公开挑战，一方面阻碍了进度，另一方面有限地采用了这项技术的广泛采用。通过构造，这些硬件处理系统具有许多在生物学上合理的约束，例如参数的异质性和非同质性。越来越多的证据表明，将这种限制应用于人工神经网络，包括在人工智能中使用的限制，可以促进学习方面的鲁棒性并提高其可靠性。我们认为，这些策略对于指导设计可靠且可靠的超低功率电子神经处理系统，该系统使用嘈杂和不精确的计算基板（例如阈值神经形态电路和新兴的记忆技术）实施。Here we delve even more into neuroscience and present network-level brain-inspired strategies that further improve reliability and robustness in these neuromorphic systems: we quantify, with chip measurements, to what extent population averaging is effective in reducing variability in neural responses, we demonstrate experimentally how the neural coding strategies of cortical models allow silicon neurons to produce reliable signal representations, and show how to强有力地实施基本的计算基础，例如选择性放大，信号恢复，工作记忆和关系网络，从而利用此类策略。