液体分析是跟踪食品、饮料和化学制造等行业是否符合严格的工艺质量标准的关键。为了在线并在最感兴趣的点分析产品质量,自动监控系统必须满足小型化、能源自主性和实时操作方面的严格要求。为了实现这一目标,我们介绍了在神经形态硬件上运行的人工味觉的第一个实现,用于连续边缘监控应用。我们使用固态电化学微传感器阵列来获取多变量、随时间变化的化学测量值,采用时间滤波来增强传感器读出动态,并部署基于速率的深度卷积脉冲神经网络来有效融合电化学传感器数据。为了评估性能,我们创建了 MicroBeTa(微传感器味道测试),这是一个用于饮料分类的新数据集,包含 3 天内进行的 7 小时时间记录,包括传感器漂移和传感器更换。我们实现的人工品味在推理任务上的能效比在其他商用低功耗边缘 AI 推理设备上运行的类似卷积架构高出 15 倍,在 USB 棒外形尺寸中包含的单个英特尔 Loihi 神经形态研究处理器上实现了比传感器读数采样周期低 178 倍以上的延迟和高精度(97%)。
研究已提供证据表明,人类脑类器官 (hCO) 重现了早期大脑发育的基本里程碑,但关于其功能和电生理特性的许多重要问题仍然存在。高密度微电极阵列 (HD-MEA) 是一种有吸引力的分析平台,可用于在细胞和网络规模上进行神经元网络的功能研究。在这里,我们使用 HD-MEA 从切片 hCO 中获取大规模电生理记录。我们记录了几周内 hCO 切片的活动,并从药理学角度探究观察到的神经元动态。此外,我们还展示了如何对获得的记录进行尖峰分类并随后进行跨尺度研究的结果。例如,我们展示了如何在 HD-MEA 上跟踪几天内的单个神经元以及如何推断轴突动作电位速度。我们还从 hCO 记录中推断出假定的功能连接。引入的方法将有助于更好地理解脑类器官中正在发育的神经元网络,并为它们的功能表征提供新方法。
对大脑神经活动进行多通道电记录是一种越来越有效的方法,它揭示了神经通信、计算和假肢的新方面。然而,虽然传统电子产品中平面硅基 CMOS 器件的规模迅速扩大,但神经接口器件却未能跟上步伐。在这里,我们提出了一种将硅基芯片与三维微线阵列连接起来的新策略,为快速发展的电子产品和高密度神经接口提供连接。该系统由一束微线组成,这些微线与大规模微电极阵列(如相机芯片)配对。该系统具有出色的记录性能,通过在清醒运动小鼠的孤立视网膜和运动皮层或纹状体中进行的单个单元和局部场电位记录得到了证明。模块化设计使各种类型和尺寸的微线能够与不同类型的像素阵列集成,将商业多路复用、数字化和数据采集硬件的快速发展与三维神经接口连接在一起。
我们建议使用二维 Penning 阱阵列作为量子模拟和量子计算的可扩展平台,以捕获原子离子。这种方法涉及将定义静态电四极子位置的微结构电极阵列放置在磁场中,每个位置捕获单个离子并通过库仑相互作用与相邻离子耦合。我们求解此类阵列中离子运动的正常模式,并推导出即使在存在陷阱缺陷的情况下也能实现稳定运动的广义多离子不变定理。我们使用这些技术来研究在固定离子晶格中进行量子模拟和量子计算的可行性。在均匀阵列中,我们表明可以实现足够密集的阵列,轴向、磁控管和回旋加速器运动表现出离子间偶极耦合,其速率明显高于预期的退相干。通过添加激光场,这些可以实现可调范围的相互作用自旋汉密尔顿量。我们还展示了局部电位控制如何隔离固定阵列中的少量离子,并可用于实现高保真门。使用静态捕获场意味着我们的方法不受系统尺寸增加时的功率要求限制,从而消除了标准射频陷阱中存在的重大缩放挑战。因此,这里提供的架构和方法似乎为捕获离子量子计算开辟了一条道路,以实现容错规模的设备。
无抽象的无低温操作对于传播超电导率的应用至关重要,在某些情况下确实是不可避免的。在电量计算中,由于尚不可用的针对高温超导体制造的电压标准应用的约瑟夫森连接阵列,因此无法降低冰箱的大小和复杂性,以降低冰箱的大小和复合度。在INRIM开发的SNIS技术使用低温超导体,但允许在液体氦气温度上运行。因此,适用于紧凑的冷冻标准很有趣。我们研究了用DC和RF照射下的闭合循环冰箱冷却的SNIS设备。与设备的热设计有关的问题是分析的。RF步骤对观察到的连接数量的依赖性被详细说明,并解释为芯片内部功率消散的结果。
硅纳米结构(如纳米式阵列)在各种应用中具有巨大的潜力,例如光伏电池[1],传感器[2],信息存储[3],仅举几例。纳米果(NNS)被定义为具有较高纵横比的纳米材料。那些属于两个主要类别:单针,外部操纵以接触细胞和组织(近场显微镜(AFM),微型操纵器)或支持基板支撑的垂直高纵横比纳米结构的阵列。前者涵盖了各种纳米结构,包括纳米线,纳米柱,多孔纳米酮,纳米管和纳米膜。各种材料/尺寸/形状使每种类型的NN具有不同的特定感应需求的特性,也就是说,在机械生物学,纳米电机生理学,光遗传学,纳米遗传学,转染/载体化/矢量化(药物输送)中,各种应用[4] [4]。
具有最佳能量分辨率的低能X射线对低能X射线的有效检测需要应用硅漂移检测器(SDDS)和高级应用程序特定的集成电路(ASIC)。与专门的基础科学项目一起,它们在物质科学中的广泛使用长期以来仅限于在低温下工作的单个选择的SDD元素。这是因为在相当详尽的平面技术生产过程中产生的限制,并且需要达到非常低的泄漏电流水平,以及对高度专业化的读取电子产品的需求。我们在这项审查工作中描述了RedSox合作的努力的具体结果,以开发基于多像素单片硅漂移探测器和定制设计的高级读数电子设备,能够处理用于高光谱的高光谱,但适用于应用程序的高光谱,但可用于代表各种应用程序。
完整作者列表:Kuschlan,Stefano; CNR 微电子与微系统研究所 Chiarcos,Riccardo;东皮埃蒙特大学阿梅代奥阿伏伽德罗 - 亚历山德里亚校区,DISIT Laus,Michele;东皮埃蒙特大学,DISIT Perez-Murano,Francesc;巴塞罗那微电子研究所 Llobet,Jordi; IMB CNM 费尔南德斯-雷古莱兹,玛尔塔;巴塞罗那微电子研究所,纳米制造 Bonafos,Caroline; CEMES Perego,米歇尔; CNR,微电子与微系统研究所 Seguini,Gabriele; CNR、IMM、玛瑙布里安扎德米奇利斯单位、马可; CNR 微电子与微系统研究所 Tallarida,Graziella;国家研究委员会微电子与微系统研究所,Agrate Brianza 单位