Despite all the progress of semiconductor integrated circuit technology, the extreme complexity of the human cerebral cortex makes the hardware implementation of neuromorphic networks with a comparable number of devices exceptionally challenging. One of the most prospective candidates to provide comparable complexity, while operating much faster and with manageable power dissipation, are so-called CrossNets based on hybrid CMOS/memristor circuits. In these circuits, the usual CMOS stack is augmented with one or several crossbar layers, with adjustable two-terminal memristors at each crosspoint. Recently, there was a significant progress in improvement of technology of fabrication of such memristive crossbars and their integration with CMOS circuits, including first demonstrations of their vertical integration. Separately, there have been several demonstrations of discrete memristors as artificial synapses for neuromorphic networks. Very recently such experiments were extended to crossbar arrays of phase-change memristive devices. The adjustment of such devices, however, requires an additional transistor at each crosspoint, and hence the prospects of their scaling are less impressive than those of metal-oxide memristors, whose nonlinear I-V curves enable transistor-free operation. Here we report the first experimental implementation of a transistor-free metal-oxide memristor crossbar with device variability lowered sufficiently to demonstrate a successful operation of a simple integrated neural network, a single layer-perceptron. The network could be taught in situ using a coarse-grain variety of the delta-rule algorithm to perform the perfect classification of 3x3-pixel black/white images into 3 classes. We believe that this demonstration is an important step towards the implementation of much larger and more complex memristive neuromorphic networks.


翻译:尽管半导体集成电路技术取得了各种进步,但人类大脑皮层的极端复杂性使得神经变形网络硬件的安装变得非常困难。一个最有可能提供类似复杂性的候选者之一,虽然运行速度快得多,而且能控制电流消散,但却是所谓的CMOS/乳质电流混合电路的CrossNet。在这些电路中,通常的CMOS堆叠增加了一个或几个跨条层,每个交叉点都有可调整的两端分子。最近,在改进制造这种模异性跨条网络的技术方面,取得了显著进展。最近,通常的CMOS堆叠叠叠加增加了一个或数个跨条管层,每个交叉点都有可调适的两端内分镜。最近,这种装置的品种需要增加一个跨点,因此,它们与CMOS电路的集成技术整合技术,包括首次演示其垂直集成电路流整合的电路流流流运行过程。最近这种实验扩展到了相较不令人印象深刻的电路流中,一个稳定的电路流流流流流流流流流流流流流流系统,其运行中一个不甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚甚之于该。

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