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香港大学,西北大学Nat. Electron.: 可重构模糊逻辑硬件的范德华界面结晶体管

低维 昂维  · 公众号  · 科技创业 科技自媒体  · 2024-10-23 06:13

主要观点总结

本文介绍了一种基于MoS2/石墨烯界面电荷转移效应的vdW-IJT晶体管,可用于生成可调的高斯形和π形隶属度函数,为模糊逻辑系统提供硬件支持。通过将该晶体管与外围CMOS电路集成,实现了可重构模糊PID控制器的硬件,满足自适应非线性控制需求。此外,模糊神经网络在图像分割方面表现出优越性能。该研究为智能边缘计算应用和神经符号系统中实现模糊逻辑系统提供了理想选择。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

物联网生成的数据量增长促使计算任务向网络边缘迁移,模糊逻辑系统因其能够通过简单直观的规则集描述复杂系统而备受关注。特别是在处理包含不确定信息的情况和适应环境变化方面,模糊逻辑系统表现出优势。但在微电子实现中,可重构隶属度函数发生器的有限硬件实现制约了其广泛应用。

关键观点2: 成果介绍

汪涵教授和Mark C.Hersam教授合作发表了题为“A van der Waals interfacial junction transistor for reconfigurable fuzzy logic hardware”的工作。该研究设计了一种基于单个多栅范德华界面结晶体管(vdW-IJT)的可重构隶属度函数发生器。该晶体管由MoS2/石墨烯异质结构成,能够在器件输出特性中生成具有可调形状和参数的隶属度函数。将其与CMOS电路推理引擎和解模糊器集成,构建了完整的模糊逻辑系统硬件,可用于模糊PID控制器和模糊神经网络。

关键观点3: 技术细节

vdW-IJT的设计基于MoS2/石墨烯界面的电荷转移效应。通过精确调控施加在两个栅极端子上的偏置电压,能够生成可调的高斯形和π形隶属度函数。将该晶体管与PCB上的CMOS电路集成,实现了模糊逻辑系统的硬件实现。此外,该研究还将模糊逻辑系统与三层CNN相结合,展示了模糊神经网络在图像分割方面的性能优势。

关键观点4: 优势与展望

本研究实现的模糊逻辑系统具有可重构性,能够满足多样化的控制需求。相比传统CMOS方法,基于vdW-IJT的隶属度函数发生器在模糊神经网络硬件实现方面具有可扩展性优势。该研究为智能边缘计算应用和神经符号系统中实现模糊逻辑系统提供了理想选择。


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