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用于神经形态计算的忆阻和 CMOS 器件
摘要：神经形态计算已成为克服传统数字处理器冯诺依曼架构局限性的最有前途的范例之一。神经形态计算的目的是忠实地再现人脑中的计算过程，从而与其出色的能效和紧凑性相媲美。然而，要实现这一目标，必须面对一些重大挑战。由于大脑通过超低功耗的高密度神经网络处理信息，因此必须开发结合高可扩展性、低功耗操作和先进计算功能的新型设备概念。本文概述了神经形态计算中最有前途的设备概念，包括互补金属氧化物半导体 (CMOS) 和忆阻技术。首先，将讨论基于 CMOS 的浮栅存储器在人工神经网络中的物理和操作。然后，将回顾和讨论几种忆阻概念在深度神经网络和脉冲神经网络架构中的应用。最后，将讨论神经形态计算的主要技术挑战和前景。
通过图论构建忆阻纳米线网络连接组
神经网络的硬件实现是利用神经形态数据处理优势和利用与此类结构相关的固有并行性的里程碑。在这种情况下，具有模拟功能的忆阻设备被称为人工神经网络硬件实现的有前途的构建块。作为传统交叉架构的替代方案，在传统交叉架构中，忆阻设备以自上而下的方式以网格状方式组织，神经形态数据处理和计算能力已在根据生物神经网络中发现的自组织相似性原理实现的网络中得到探索。在这里，我们在图论的理论框架内探索自组织忆阻纳米线 (NW) 网络的结构和功能连接。虽然图度量揭示了图论方法与几何考虑之间的联系，但结果表明，网络结构与其传输信息能力之间的相互作用与与渗透理论一致的相变过程有关。此外，还引入了忆阻距离的概念来研究激活模式和以忆阻图表示的网络信息流的动态演变。与实验结果一致，新出现的短期动力学揭示了具有增强传输特性的自选择通路的形成，这些通路连接受刺激区域并调节信息流的流通。网络处理时空输入信号的能力可用于在忆阻图中实现非常规计算范式，这些范式充分利用了生物系统中结构和功能之间的固有关系。© 2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。
忆阻突触连接大脑和硅尖峰神经元
大脑功能依赖于脉冲神经元回路，其中突触在融合传输与记忆存储和处理方面发挥着关键作用。电子技术在模拟神经元和突触方面取得了重要进展，而将大脑和受大脑启发的设备连接起来的脑机接口概念也开始实现。我们报告了大脑和硅脉冲神经元之间的忆阻连接，这些连接模拟了真实突触的传输和可塑性。与金属薄膜氧化钛微电极配对的忆阻器将硅神经元连接到大鼠海马的神经元。忆阻可塑性解释了连接强度的调节，而传输则由通过薄膜氧化物的加权刺激介导，从而产生类似于兴奋性突触后电位的反应。反向大脑到硅的连接是通过微电极-忆阻器对建立的。在此基础上，我们展示了一个三神经元脑硅网络，其中忆阻突触经历由神经元放电率驱动的长期增强或抑制。
如何获得高疟疾疫苗的高摄取：
1个疫苗接种计划可以根据操作考虑选择在以后的年龄上进行首次剂量。对RTS的研究，S/AS01表明，如果给出了6周龄左右的第一次剂量，则效力较低。但是，如果某些孩子在4个而不是5个月接受了第一个剂量，并且在5个月以下的年龄较小的年龄较小的疫苗接种可能会增加覆盖范围或影响
用于存储应用的二氧化钛薄膜的 XAS 研究
由于结构简单，RRAM 单元（也称为忆阻器）可以集成到高密度、低功耗、高速度的设备中。RRAM 设备的重要性在于它们具有电阻切换功能；即，它们能够通过施加适当的电压在高阻和低阻状态之间切换相应的电阻。然而，这种电阻切换机制目前还不太清楚，仍然存在争议。
开发了FTOB，一种由DNA制成的荧光标签，具有高光稳定性
[概述]生命科学研究和阐明疾病机制需要高的时间分辨率，这允许观察蛋白质和其他物质在毫秒中的精细运动。现有的蛋白质标签具有有限的光稳定性和亮度，使这些观察结果变得困难。 该研究团队由Tohoku大学跨学科科学领域研究所的Niwa Shinsuke领导，Kita Tomoki的一名研究生开发了一个名为“ FTOB（Fluorescent-LabeLed Tiny DNA折纸）的新荧光标签”，使用DNA与DNA进行了DNA，并与Associent in University a Engine atiforing Mie Suie Mie Yuki合作。与常规标签相比，该FTOB不太可能引起光漂白或眨眼，并且通过极高的时间分辨率，可以观察到蛋白质的运动至少几十分钟。此外，FTOB被设计为使用称为“ DNA折纸”的技术自由重组，就像块一样，可以广泛应用于研究生命现象，例如细胞分裂和与各种疾病（例如阿尔茨海默氏病和癌症）相关的蛋白质。 该结果于2025年2月11日在线发表在“学术杂志”细胞报告物理科学报告中。
实现高生产率，高转化率和高收率的酵母发酵的策略
[3]。微藻生物量中碳水化合物的发酵是生产生物燃料的替代途径，尤其是因为某些微藻物种的淀粉，葡萄糖和/或纤维素在干重的基础上超过50％，没有木质素含量[4,5]。已经开发出各种方法将藻类生物量碳水化合物水解成可发酵的化合物[2,6,7]。尽管碳水化合物占干重的40％或更高的微藻生物量，但藻类水解物通常含有低糖浓度。例如，使用H 2 SO 4对小球藻生物量的水解产生了15 g/L的可发酵糖[8]。因此，对糖浓度相对较低的水解物必须有效，以实现高产量，糖转化率和生产力。具有游离细胞的传统发酵在可以实现的糖转换的体积生产率和程度上受到限制。批处理发酵的糖转化率很高，但体积生产力较低，尤其是当考虑排水，清洁和填充生物参与者的时间时。饲料批次发酵可以提高生产率，但仅适用于具有高糖浓度的原料，而生物质水解物并非总是可能的。最后，与游离细胞的连续培养的体积产生性受到生物催化剂的特异性生长速率的限制，尤其是对于糖浓度较低的水解产物。当使用游离细胞时，连续培养中的糖含量也很低。由于细胞保留在反应堆内，与生长速率的解耦操作相比，固定的细胞技术具有比使用自由细胞的固定型生产率明显更高的体积生产率[9,10]。细胞固定还可以促进其他策略，以提高糖至产品转化的产量（碳转化效率）以及下游加工的成本较低[11]。不合理的酵母细胞。
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NB2O5作为高...
建模和理解以高速率的电池电化学性能是一个巨大的挑战。以其快速速率和良好的环含量而闻名，五氧化氢盐（NB 2 O 5）是锂离子电池的有前途的阳极材料，并在这项工作中进行了专门建模和研究。使用扫描电子显微镜，X射线衍射和微型计算层造影术将商业化的NB 2 O 5进行了特征。NB 2 O 5材料被发现包含大小数十万微米的大杆和球状多晶颗粒，并具有混合的T-NB 2 O 5和H-NB 2 O 5相。通过循环伏安法和恒定循环测试，在不同的C速率上测试了球铣削后材料的电化学性能，高达50c（10,000 mA g-1）。在0.5C时达到与T-nb 2 O 5的材料达到了类似的电荷能力（143 mAh g-1），当C率增加到10C时，该容量可能会保留超过55％。实验结果用于支持NB 2 O 5的Doyle-Fuller-Newman电化学模型的发展。通过模型参数化，估计本NB 2 O 5的参考交换 - 电流密度和固态扩散率分别为9.6×10 - 4 A m-2和6.2×10 - 14 m 2 s - 1。具有获得恒定属性的5C电池的准确预测到5C的电流。然而，当保持模型和实验之间的良好协议时，发现NB 2 O 5的性质在较高的C速率下是速率依赖性的。在10-50c下，这两种特性的下降表明，从扩散控制的锂插入到电容效应的主要电荷存储机制发生了变化，这是在环状伏安法中实验观察到的。