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近日，成人网站 李顺心副教授等人在柔性神经形态器件与光子突触研究方面取得新进展。研究团队创新性地构建了一种基于二氧化钒（VO₂）纳米颗粒致密堆积微米线的柔性光子突触器件，实现了兼具低功耗、高机械稳定性、多光谱响应和神经形态计算能力的人工突触系统。该器件单次突触事件能耗低至 5.76 pJ，在 MNIST 手写数字识别任务中识别准确率达到 92.5%；即使经历 2000 次弯曲循环后，识别准确率仍保持在 92.4%，表现出优异的柔性稳定性和应用可靠性。此外，该器件在可见光和近红外刺激下保留突触记忆响应，从而实现RGB融合储备池计算架构。相关研究成果以“VO₂ Nanoparticle-Densely Packed Microwires for Flexible and Energy-Efficient Photonic Synapses in Neuromorphic Computing”为题发表在《Laser & Photonics Reviews》上。

随着可穿戴电子和边缘智能设备的快速发展，能够模拟人脑高效信息处理机制的神经形态计算系统受到广泛关注。光电子人工突触可通过光信号调控突触权重，在高速响应、并行处理和低能耗计算方面具有重要优势。然而，现有神经形态器件仍面临机械柔性不足、能耗偏高、对紫外光依赖较强以及多通道信息处理能力有限等问题，制约了其在可穿戴智能感知和柔性计算系统中的应用。

在本研究中，研究团队通过纳米压印等工艺将VO₂纳米颗粒组装成致密堆积的微米线结构，并构建柔性光子突触器件。VO₂具有光诱导绝缘体—金属相变特性，可在光刺激下产生显著的电导调控行为，为低能耗突触响应提供了材料基础；致密堆积的纳米颗粒微米线结构则有助于分散外部应力、抑制裂纹产生，从而增强器件在弯曲条件下的机械可靠性。实验结果表明，该器件可模拟突触增强、长时程增强、长时程抑制、学习-遗忘-再学习以及经典巴甫洛夫条件反射等多种类脑功能，并可通过光脉冲调控实现信息编码。

值得注意的是，该器件不仅能够在紫外光刺激下实现稳定的突触响应，还对 450 nm、535 nm、715 nm 和 780 nm 等可见光及近红外光表现出多波长响应能力。基于器件的动态弛豫特性，研究团队进一步构建了储备池计算系统，实现了图像识别与时序信息处理。在可见光范围内，研究团队提出RGB融合储备池计算架构，将红、绿、蓝多通道光刺激产生的储备池状态进行融合，最终实现 96.5% 的识别准确率，相较蓝光单通道方案提升 12.6%，展现出多通道并行信息处理优势。此外，器件在 200 ms 光脉冲宽度下仍能保持明显的非线性增强与弛豫行为，表明其具备处理实时、高频光信号的潜力。通过调节偏压和光强，器件的弛豫时间可在约 400 ms 至 64 s 范围内调控，为面向可穿戴设备的高速储备池计算和动态信息处理提供了可行路径。

成人网站 2024级博士研究生王杨为本文第一作者，成人网站 人工智能学院2024级博士研究生祖光、成人网站 本科生陈昕参与研究工作，成人网站 李顺心副教授为通讯作者，邹勃教授对本工作给予指导。本研究获得国家自然科学基金及教育部基础学科与交叉学科突破计划资助，同时得到了成人网站 仪器设备共享平台的测试支持。