NCE期刊中国编委访谈——南京大学万青教授

27 1月 2021 gabriels

Neuromorphic Computing and Engineering(NCE)是IOP出版社最新推出的一本涵盖多学科领域、采用开放获取(OA)形式出版的期刊,主要关注神经形态计算、设备和系统的应用和发展等方面。NCE的编委会由来自世界不同国家的顶尖研究人员组成,其中也有不少是来自中国的专家学者。近日,我们陆续采访了NCE中国的编委成员,让我们一起来看看他们对期刊以及领域发展的见解吧:


01 您为什么选择追求神经形态学作为研究领域?
人脑中的神经元和突触高度互联,构成了智能、低功耗的生物计算系统。神经形态工程从生物大脑和感知神经系统汲取灵感,有望显著降低诸如模式识别、决策判断等智能感知和计算任务的能耗和器件开销。作为有效处理大量复杂数据的解决方案,模拟生物神经系统功能和信息处理的神经形态电子学概念应运而生。除了类脑芯片与人工智能领域的重大潜在应用价值,柔性神经形态器件在下一代可穿戴系统、软机器人和神经修复技术领域具有重大应用价值。基于神经形态器件的类脑芯片是信息科学基础前沿研究热点领域,对新一代人工智能发展具有重大意义。我个人早期的学术背景主要是传统半导体材料与器件,但是我一直对生物神经学、类脑认计算与感知特别感兴趣。早在2009年我们就发现了铟镓锌氧(IGZO)薄膜晶体管中可移动质子导致的双电层调控现象,并在此基础上提出了一类全新的神经形态器件。最近10年来,我们围绕非晶氧化物半导体界面动力学调控与神经元尖峰时空信息处理等关键科学问题,持续开展了系统而深入的研究,为神经形态晶体管与类脑计算这一新兴方向发展做出了显著贡献。

02 您现在从事神经形态研究的哪些领域?
我课题组目前主要从事神经形态晶体管及其类脑计算与感知领域的探索研究。我们从氧化物半导体/固态电解质界面双电层调控与电化学掺杂原理的科学发现出发,研制多端口耦合神经形态晶体管并构筑了人工神经网络仿生系统,在基本特性实现的基础上探索其在尖峰动力学树突算法和仿生感知领域的应用。我们取得的代表性成果有:

  1. 发现了氧化物半导体/固态电解质界面质子/电子双电层调控原理及其动力学规律,构筑了世界上第一个氧化物神经形态晶体管。2009年,我们在铟镓锌氧薄膜晶体管中发现了界面质子静电调控与电化学掺杂动力学过程。基于该调控原理实现了时间尖峰依赖的可塑性、双脉冲易化等重要突触功能。在类脑基本参数测试条件下,器件单脉冲功耗仅为0.1皮焦。
  2. 发明了多端口侧向容性耦合氧化物神经元晶体管,并率先实现了高通滤波和多路尖峰信息的时空整合。该项目进一步构建了小型网络,并实现了神经元增益调控和速率编码方案中的树突动力学算法。
  3. 提出了多栅协同耦合模式,创建了仿生感知器件新架构,在神经形态晶体管及阵列上成功演示了视觉、味觉等类脑识别功能。研制的柔性人造视神经网络实现了图像边缘突变响应,模拟了人眼实时障碍躲避功能。Wiley出版社Materials Views China以“从底层新概念神经形态器件向人工智能进军!”为标题专题报道。
03 您认为五年后神经形态活动的主要领域是什么?
  1. 忆阻器及其卷积神经网络应用在产学研合作模式下,高性能能忆阻器性能得以优化并可以实现大规模三维阵列集成。上述忆阻器阵列将大量应用于卷积神经网络,并在图像识别等智能芯片与系统领域获得广泛应用。
  2. 柔性仿生感知器件与系统基于柔性材料的各类柔性神经形态器件将获得广泛关注,研究人员将进一步探索该类柔性神经形态器件与网络在下一代可穿戴系统、软机器人和神经修复等技术领域的应用。
  3. 神经元动力学计算与系统生物尖峰树突计算将引起科研人员越来越多的关注,研究人员将在多端口神经形态器件中通过离子调控/驰豫动力学机制实现全新的基于Timing编码的动力学计算范式,并构建动力学网络,实现全类脑动力学计算功能演示。
04 是什么吸引您加入神经形态计算与工程编辑委员会的?
我很荣幸受IOP出版社邀请加入《神经形态计算与工程》编辑委员会。首先,能受邀加入该编辑委员会是对我和课题组学术水平和地位的一种高度认可,同时也能提高自己及其我们课题组的国际影响力。另外,加入该编辑委员会,做一些力所能及的服务性事务也是个人的责任和义务。
05 为什么您认为存在像Neuromorphic Computing and Engineering这样的期刊如此重要?
目前,国际上从事神经形态器件与系统应用领域研究的人员越来越多,撰写的论文也与日俱增。神经形态计算与工程是一个高度交叉的全新领域,但是现有各类杂志由于编辑和审稿人学术背景/观点的不同,经常导致投稿论文质量的误判。在上述背景下,及时推出一本该领域的顶尖期刊是十分重要的。Neuromorphic Computing and Engineering期刊的推出,聚集了该领域的一批顶尖专家作为编辑和审稿人,特别有利于本领域货真价实的高水平论文发表和国际同行的学术交流。

编委介绍

万青,南京大学电子学院教授。本科毕业于浙江大学,2004年在中科院上海微系统所获得博士学位。先后在英国剑桥大学,美国密西根大学,斯坦福大学从事博士后,访问学者科研工作。2013年加盟南京大学电子工程学院。目前主要从事氧化物神经形态晶体管及其类脑计算与感知应用研究。以第一/通讯作者发表SCI论文180多篇,他引1万多次。先后荣获了全国百优博士论文,中国青年科技奖,省科技一等奖(排名第一),教育部自然科学一等奖(排名第二),国家杰出青年基金(2014),万人计划(科技领军人才2018,青年拔尖,2012),中国高被引用学者等荣誉。