像大腦一樣學習的材料首次發現

瑞士研究人員發現，電子產品中使用的二氧化釩能夠“記住”先前外部刺激的全部歷史。這是第一種被確定為具有該屬性的材料，研究成果發表在《自然·電子學》雜志上。

洛桑聯邦理工學院功率和寬帶隙電子研究實驗室研究人員在研究二氧化釩的相變過程中發現，二氧化釩在室溫下松弛時具有絕緣相，并在68 ℃時經歷陡峭的絕緣體到金屬的轉變，其晶格結構發生變化。傳統上，二氧化釩表現出易失性記憶（材料在消除激發后立即恢復到絕緣狀態）。研究人員在進行了數百次測量后，觀察到材料結構中的記憶效應。

研究人員將電流施加到二氧化釩樣品上。當電流加熱樣品時，它會導致二氧化釩改變狀態，一旦電流通過，材料就會恢復到初始狀態。研究人員將第二個電流脈沖施加到材料上，發現改變狀態所需的時間與材料的歷史直接相關。研究人員解釋說，材料似乎“記住”了第一個相變并預測了下一個相變。這種記憶效應與電子態無關，而是與材料的物理結構有關。

研究人員發現二氧化釩能記住其最近的外部刺激長達3個小時。這就像是很好地復制了大腦中發生的事情，因為二氧化釩開關的作用就像神經元一樣。

該項發現的重要性在于，觀察到的記憶效應是材料本身的固有特性。工程師依靠內存來執行各種計算，對通過提供更大容量、速度和小型化來增強計算過程的材料的需求量很大，二氧化釩滿足所有這些條件。更重要的是，它的連續結構記憶使其與傳統材料不同，傳統材料將數據存儲為依賴于電子狀態操作的二進制信息。