据外媒报道，伊比利亚国际纳米技术实验室（International Iberian Nanotechnology Laboratory，INL）的一组研究人员研发了一种微型量子共振隧穿二极管（RTD），可模拟感觉神经元，从而重塑了脑启发计算的未来。

微型量子共振隧穿二极管（图片来源：INL）

该设备研发灵感来源于生物神经元处理信息的方式，能够在单一纳米级组件中探测光，并将光转换成电信号，运行迅速、高效而且能耗极低。

INL研究员兼该论文的通讯作者Bruno Romeira着重阐述了神经元在推进高校计算和光学传感方面的作用。“这之所以能够实现，因为我们利用了量子现象。”

该系统采用III–V半导体结构，由元素周期表中的第3族（硼、铝、镓、铟）和第5族（氮、磷、砷、锑）元素组合而成。此类材料在光子学和高速电子学领域得到广泛应用，而且经过专门设计，直接响应入射的近红外光，从而实现在纳米尺度上的高效探测与信号处理功能。

深入了解该项研究

INL博士生兼该项论文的首席作者Bejoys Jacob解释称，当光的强度超过特定阈值时，该设备就会进入一种称为负微分电阻（negative differential resistance）的状态。这会引发大幅度的电压振荡，导致入射光信号转换成有节奏的电脉冲，与生物神经元的放电模式类似。

Jacob指出，传统神经形态硬件依赖复杂的电路，将独立的内存组件和振荡器集成在一起，以模拟生物神经元处理信息的方式。然而，这反过来增加了系统的尺寸、功耗和复杂性。与此同时，新型设备可无缝将此类功能集成在一个单一的紧凑组件中。因此，该设备不仅能够探测光线，还可以将光学信息编码为电信号振荡，让其功能超越基础传感器的限制。该团队认为，此种感觉神经元的行为标志着向研发具备内部智能的边缘系统迈出了关键一步。此类系统能够在源头处理数据，从而无需依赖大型外部处理器。

未来的潜在应用与真实世界应用

该设备之所以脱颖而出的另一个根本原因在于，其行为模拟了生物体内的处理过程。科学家们将其与蜻蜓追踪猎物时神经元活动的节奏爆发，以及对哺乳动物的感觉处理和大脑协调至关重要的振荡爆发进行了比较。

科学家们认为，通过在硬件中复现此类自然的脉冲放电模式，为仿生人工视觉系统的研发奠定了基础。此类视觉系统由微型化且节能的技术驱动，能够让机器看到、理解并对其周围环境作出响应。

该设备采用紧凑设计，可与现有的III–V半导体平台兼容，因而十分适合集成至未来的光学传感器和系统中，包括自动驾驶汽车，下一代激光雷达（光探测与测距）以及用于机器人的超快视觉处理系统。科学家们认为，该项技术突破可以推动硬件技术的发展，令其不仅能够探测世界，还能够解读世界，类似于自然系统的运作方式。