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想象一下，一台计算机能像人脑一样处理信息。这就是神经形态计算的目标，一种涉及模拟人脑和神经系统组件的计算机工程方法。通过仿照人脑对计算机系统来进行建模，研究人员希望创造出能够比以往任何一个时间里都更有效地学习和适应的机器。这项研究的一个关键方面是人工突触的开发，这种装置能模仿大脑中神经元相互交流方式。
在最近发表在《先进光学材料》上的一项研究中，研究人员探索了使用一种称为全光控制光电晶体管的装置来模拟人脑的突触功能。在我们的大脑中，突触是神经元之间的连接，允许信息在它们之间流动。
兴奋性突触鼓励神经元“发射”并发送信号，而抑制性突触则抑制它们。神经元以这样的形式进行交流的能力对于大脑功能的每个方面都是必不可少的，从感知和记忆到决策和运动控制。
近年来，研究人员一直在努力创造可以模拟这一过程的人工突触，以期创造出更高效、更智能的机器。解决这一个问题的一种方法是使用纳米级器件，例如晶体管，它可以模拟生物突触的行为。
这些设备依据输入信号进行编程，以产生不一样的响应，就像生物突触一样。在目前的研究中，立成功大学的研究人员探索使用一种称为全光控制 IGZO/ZrOx 光电晶体管的新型器件，用于模拟突触功能。
该器件由一层涂有氧化锆 （ZrOx） 的铟-镓-锌氧化物 （IGZO） 薄膜组成。当暴露在不一样的光下时，该设备能产生正或负的“光响应”。研究人员可使用不同波长的光来控制该设备，这使他们可以模拟积极和消极的反应，就像我们大脑中的兴奋性和抑制性突触一样。传统的神经形态计算依赖于电子电路，这可能很复杂且难以扩展。相反，使用光信号能够给大家提供一种更简单、更有效的替代方案。
“当使用光作为调制信号时，信号传输和处理速度将比电信号快，这将在高速计算中得到应用。其次，人工突触可以用光远程控制。这将有利于无线操作，“该论文的作者之一 Jen-Sue Chen 在一封电子邮件中写道。
这项技术在所有的领域都有潜在的应用，包括人工智能、医疗设施等。例如，它可拿来制造更高效、更智能的传感器，或者开发可以与神经系统通信的新型假肢装置。
除了在神经形态计算中用作人工突触外，这种光电晶体管器件还能够充当检测紫外线 （UV） 和红外线 （IR） 光的传感器，这在不一样的医疗设施中至关重要。
例如，紫外线通常用于光疗，以缓解皮肤病的症状。然而，为了确认和保证紫外线的应用是安全的，使用专门的紫外线传感器监测光强度至关重要。在可穿戴电子科技类产品中，红外 （IR） 传感对于温度监测、血流测量和组织氧合监测等任务越来越重要。
“我们提出的光电晶体管可以将紫外线和红外传感器集成到单个设备中。这不仅会简化制造，节省成本，还会增加先进光电器件的功能，“Chen 说。
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