基于自旋波总线的磁性细胞非线性网络用于图像处理

我们描述并分析了一种基于磁性纳米结构用于图像处理的细胞非线性网络。该网络由集成在公共铁磁薄膜（自旋波总线）上的磁电单元组成。磁电单元是一种人工两相多铁性结构，包含压电材料和铁磁材料。一个信息比特被赋予单元的磁极化，该极化可通过施加电压进行控制。单元之间的信息交换通过自旋波总线中传播的自旋波进行。每个单元的状态变化是两种效应的共同结果：磁电耦合和与自旋波的相互作用。具有自旋波总线的网络的显著特点是能够通过外部全局参数——磁场来控制单元间通信。后者使得在同一模板上无需重新布线或重新配置即可实现不同的图像处理功能。我们展示了数值模拟结果，说明了通过适当选择外部磁场的强度和方向，在一个模板上完成的图像滤波、腐蚀、膨胀、水平线和垂直线检测、反相和边缘检测。我们还提供了主要网络参数（如单元密度、功耗和功能吞吐量）的数值评估，并将它们与其他纳米架构（如CMOL-CrossNet、量子点细胞自动机和量子点图像处理器）的预计参数进行了比较。潜在地，在纳米尺度上利用自旋波现象可能为特殊任务数据处理提供低功耗和功能逻辑电路的途径。