基于聚焦声表面波诱导纳米振荡器的储备池计算
介观与纳米尺度物理
2022-09-21 v3
摘要
我们通过微磁学模拟证明，由声表面波（SAWs）激励的纳米磁体阵列可以作为一个储备池，能够高精度地分类正弦波和方波。为了评估记忆效应和计算能力，我们分别研究了短期记忆（STM）和奇偶校验（PC）容量。模拟的纳米磁体阵列有一个输入纳米磁体，该磁体由聚焦声表面波激励，并耦合到多个纳米磁体，其中七个作为输出纳米磁体。声表面波的载波频率为 4 GHz，其振幅被调制以提供 100 MHz 频率的正弦波和方波的不同输入。通过读取选定输出纳米磁体的磁化状态包络来处理其响应，并利用回归方法（例如 Moore-Penrose 伪逆运算）训练输出权重。对于分类任务，使用了包含 100 个方波和正弦波样本的随机序列，其中 80% 用于训练，其余样本用于测试。对于不同的输出纳米磁体组合，我们实现了 100% 的训练准确率和 100% 的测试准确率。此外，计算得到的 STM 和 PC 容量分别约为 5.5 比特和 5.3 比特，这表明所提出的声驱动纳米磁体振荡器阵列非常适合物理储备池计算应用。最后，使用高频（4GHz，波长约 1 微米）声表面波的能力使该器件可扩展到小尺寸，而以较低频率（100 MHz）调制包络的能力则增加了灵活性，可以编码除本文演示的正弦波和方波之外的不同信号。
引用
@article{arxiv.2112.04000,
title = {Focused Surface Acoustic Wave induced nano-oscillator based reservoir computing},
author = {Md. Fahim F. Chowdhury and Walid Al Misba and Md Mahadi Rajib and Alexander J. Edwards and Dhritiman Bhattacharya and Joseph S. Friedman and Jayasimha Atulasimha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.04000},
year = {2022}
}