冯·诺依曼微波计算机的自旋波神经模拟

神经活动的频率和相位在行为大脑中起着重要作用。对这一作用的新兴理解受到了模拟器件设计的启发，其中包括 O. Schmitt 在 20 世纪 30 年代开发的神经模拟计算机。20 世纪 50 年代，J. von Neumann 在寻求利用微波进行高性能计算时，发明了一种基于类似器件的逻辑机器，能够执行包括二进制算术在内的逻辑功能。本文描述了一种利用纳米磁性技术实现的该机器新型 embodiment。该实现基于铁磁薄膜的性质，其磁化行为由薄膜中的非线性薛定谔方程支配。通过薄膜上的点接触注入电流可产生自旋扭矩纳米振荡器（STNO），它们构成了系统的振荡器元件。这些振荡器可以通过电气连接的有向图或以自旋波形式的辐射进行通信。本文展示了如何利用 STNO 构建逻辑机器，该机器可通过输入复用同时执行多项计算，能够评估迭代逻辑函数，并且自旋波可以传递频率、相位和二进制信息。神经组织与 Schmitt、von Neumann 及 STNO 器件共享共同的分岔结构，尽管这些系统在 vastly different 空间和时间尺度上运行。这表明神经电路可能具备此处描述的计算功能。