蓋世汽車訊 據外媒報導，伊比利亞國際納米技術實驗室（International Iberian Nanotechnology Laboratory，INL）的一組研究人員研發了一種微型量子共振隧穿二極管（RTD），可模擬感覺神經元，從而重塑了腦啟發計算的未來。

微型量子共振隧穿二極體（圖片來源：INL）

該設備研發靈感來源於生物神經元處理資訊的方式，能夠在單一納米級元件中探測光，並將光轉換成電信號，運行迅速、高效而且能耗極低。

INL研究員兼該論文的通訊作者Bruno Romeira著重闡述了神經元在推進高校計算和光學感測方面的作用。“這之所以能夠實現，因為我們利用了量子現象。”

該系統採用III–V半導體結構，由元素週期表中的第3族（硼、鋁、鎵、銦）和第5族（氮、磷、砷、銻）元素組合而成。此類材料在光子學和高速電子學領域得到廣泛應用，而且經過專門設計，直接回應入射的近紅外光，從而實現在納米尺度上的高效探測與信號處理功能。

深入瞭解該項研究

INL博士生兼該項論文的首席作者Bejoys Jacob解釋稱，當光的強度超過特定閾值時，該設備就會進入一種稱為負微分電阻（negative differential resistance）的狀態。這會引發大幅度的電壓振蕩，導致入射光信號轉換成有節奏的電脈衝，與生物神經元的放電模式類似。

Jacob指出，傳統神經形態硬體依賴複雜的電路，將獨立的記憶體元件和振蕩器集成在一起，以類比生物神經元處理資訊的方式。然而，這反過來增加了系統的尺寸、功耗和複雜性。與此同時，新型設備可無縫將此類功能集成在一個單一的緊湊元件中。因此，該設備不僅能夠探測光線，還可以將光學資訊編碼為電信號振蕩，讓其功能超越基礎感測器的限制。該團隊認為，此種感覺神經元的行為標誌著向研發具備內部智慧的邊緣系統邁出了關鍵一步。此類系統能夠在源頭處理數據，從而無需依賴大型外部處理器。

未來的潛在應用與真實世界應用

該設備之所以脫穎而出的另一個根本原因在於，其行為類比了生物體內的處理過程。科學家們將其與蜻蜓追蹤獵物時神經元活動的節奏爆發，以及對哺乳動物的感覺處理和大腦協調至關重要的振蕩爆發進行了比較。

科學家們認為，通過在硬體中復現此類自然的脈衝放電模式，為仿生人工視覺系統的研發奠定了基礎。此類視覺系統由微型化且節能的技術驅動，能夠讓機器看到、理解並對其周圍環境作出回應。

該設備採用緊湊設計，可與現有的III–V半導體平臺相容，因而十分適合集成至未來的光學感測器和系統中，包括自動駕駛汽車，下一代雷射雷達（光探測與測距）以及用於機器人的超快視覺處理系統。科學家們認為，該項技術突破可以推動硬體技術的發展，令其不僅能夠探測世界，還能夠解讀世界，類似於自然系統的運作方式。