基于晶体管的光电突触的最新进展AISY综述：从神经形态计算到人工感知系统

       人类的神经系统由中枢神经系统（CNS）和周围神经系统（PNS）组成，其中PNS负责检测外部刺激（如光、压力、声音和气味），CNS负责识别刺激信息并做出适当的反应。为了促进下一代人工智能系统硬件的创新，研究者开始关注可以模仿人类神经系统的神经形态电子学。基于这门学科，研究者已经实现了对CNS和PNS的模仿，开发了神经形态计算设备（人工大脑）和人工感知系统，并结合附加执行器来构建具有类人感知和运动功能的类人机器人。而在神经形态电子学中，具有可塑性的突触能以尖峰信号的形式传递刺激，被认为是实现节能和高效计算的关键因素。

       根据信号传输的形式，神经形态电子学中的突触可分为电子突触和光电突触。与基于电学信号的电子突触相比，光脉冲驱动的光电突触处理速度高、功耗低、抗干扰能力强，并能基于出色的光学响应实现人工视觉感知系统中信号收集和计算的功能集成。根据组成光电突触的器件类型，其主要可分为忆阻器、薄膜晶体管和相变存储器。其中，晶体管型光电突触的器件结构相对复杂，但在线性电导切换、均匀性和运行寿命等方面具有优势。近期，韩国成均馆大学Yong-Hoon Kim、韩国中央大学Sung Kyu Park及合作者，回顾了晶体管型光电突触领域的最新进展，及其在人工智能计算和视觉感知系统中的先进应用。

       迄今为止，研究者已经提出了四种类型的晶体管型光电突触，包括异质结沟道、FG、非晶氧化物半导体和集成电路，这些光电突触可以很好地模拟突触可塑性，并可以执行基本的突触功能。在这篇综述中，作者首先介绍了生物突触的基本知识，以及人工突触需要模仿的基本突触功能。之后，作者从器件架构和器件物理方面讨论了晶体管型光电突触如何实现突触可塑性及相关功能，并回顾了光电突触在神经形态计算和人工感官系统中的先进应用。最后，作者展望了光电突触未来的研究方向，包括计算、人工感官和类人机器人等。