文|陳根

智能手機(jī)的快速發(fā)展，推動(dòng)了移動(dòng)終端和邊緣計(jì)算的發(fā)展。萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物感知的智能社會(huì)，跟物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相伴而生，邊緣計(jì)算系統(tǒng)也因此應(yīng)聲而出。邊緣計(jì)算，就是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力為一體的開(kāi)放平臺(tái)，就近提供最近端服務(wù)。

近年來(lái)的趨勢(shì)表明，未來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的人工智能處理需要在邊緣層面進(jìn)行，而此類(lèi)運(yùn)算最大的特點(diǎn)是高速度、低功耗，其中物理儲(chǔ)層計(jì)算（Physical Reservoir Computing， PRC）發(fā)揮著重要作用。

PRC 是一種相當(dāng)具有吸引力的學(xué)習(xí)框架，其依賴(lài)于物理系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，能夠以低功耗形式對(duì)時(shí)間序列信號(hào)進(jìn)行高速處理。不過(guò)此前，由于PRC 系統(tǒng)的可調(diào)諧性較低，它們的信號(hào)處理能力受到了一定限制。

近日，日本理科大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出一種基于電極-離子液體界面介電弛豫的可調(diào)諧物理儲(chǔ)層裝置，其通過(guò)將離子液體作為一種易于調(diào)節(jié)的物理儲(chǔ)存裝置而實(shí)現(xiàn)，只需通過(guò)簡(jiǎn)單地優(yōu)化其粘度，就可以在時(shí)間尺度上靈活處理信號(hào)。

具體來(lái)說(shuō)，受限于時(shí)間尺度上的不匹配性和低可控性，PRC 在很大程度上不適合運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的實(shí)時(shí)信號(hào)處理。而離子液體的介電弛豫（dielectric relaxation），其電荷在響應(yīng)電信號(hào)時(shí)會(huì)重新排列 。

因此，在該研究中，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)帶有有機(jī)鹽離子液體（IL）的 PRC 系統(tǒng)，其陽(yáng)離子部分能夠輕松地隨所選烷基鏈的長(zhǎng)度而變化。雖然儲(chǔ)層的時(shí)間尺度在本質(zhì)上較為復(fù)雜，但仍然直接可以由 IL 的粘度來(lái)調(diào)節(jié)控制。

此外，通過(guò)在 2-8 個(gè)單元之間調(diào)節(jié)烷基鏈的長(zhǎng)度，研究人員實(shí)現(xiàn)了 1~20 μs 的超低特征響應(yīng)時(shí)間。通過(guò)增加側(cè)鏈的長(zhǎng)度，研究團(tuán)隊(duì)讓瞬態(tài)響應(yīng)更接近于目標(biāo)信號(hào)的范圍，而識(shí)別率也隨著烷基鏈的增加而同步提升。當(dāng)使用 8 個(gè)單元的最長(zhǎng)側(cè)鏈時(shí)，其識(shí)別率也達(dá)到了 90.2% 的峰值。

目前，相關(guān)研究已經(jīng)發(fā)表在Scientific Reports上。