金属氧化物忆阻器的自自适应脉冲时间依赖可塑性

金属氧化物忆阻器因其优异的缩放前景，已成为人工突触——高性能模拟神经形态网络的关键组件——的硬件实现有前景的候选方案。由于一些高级认知任务需要明确模拟生物神经系统中单个神经脉冲（尖峰）的脉冲神经形态网络，因此忆阻突触支持脉冲时间依赖可塑性（STDP）至关重要，而STDP被认为Hebbian适应的主要机制。STDP实现的一个主要挑战是，与某些简化的可塑性模型不同，人工硬件突触中突触权重的基本变化不仅依赖于前突触和后突触信号，还依赖于初始权重（忆阻器电导）值。本文首次实验演示了确保忆阻器平均电导自适应的STDP协议，使可塑性保持稳定，即对器件的初始状态不敏感。实验在集成到12×12交叉阵列中的200 nm Al₂O₃/TiO₂₋ₓ忆阻器上进行。实验观测到的自适应STDP行为辅以漏积分-发放神经元在随机脉冲序列输入下权重动力学的数值建模，使用了为定量正确描述我们的忆阻器而拟合的紧凑模型。