我们生活在一个连续信息流的模拟世界中，这些信息被我们的大脑同时处理和存储，但是我们的设备以离散的二进制代码形式数字化地处理信息，将信息分解为小的单位（或比特）。

EPFL的研究人员揭示了一种将连续模拟处理潜力与数字设备精确性结合起来的开创性技术。通过将超薄的二维半导体与铁电材料无缝集成，这项在《自然电子学》上发表的研究揭示了一种改善能源效率并增加计算功能的新方法。这种新配置将传统数字逻辑与类似大脑的模拟操作相结合。

更快更高效的电子设备

纳米电子器件实验室（Nanolab）与微系统实验室的合作在一种独特的材料组合上实现了与大脑类似的功能和先进的电子开关，包括杰出的负电容隧道场效应晶体管（TFET）。

在电子世界中，晶体管或“开关”可以类比成电灯开关，决定电流是否流动（打开）或不流动（关闭）。这些是二进制计算机语言中的著名1和0，打开和关闭的简单行为对我们电子设备的几乎每一个功能都至关重要，从处理信息到存储记忆。

TFET是一种专门设计的开关，旨在满足节能未来的需求。与需要一定最低电压才能打开的传统晶体管不同，TFET可以在较低电压下工作。这种优化设计意味着在切换时它们消耗的能量明显较少，从而显著降低了所集成设备的总功耗。

根据纳米实验室负责人Adrian Ionescu教授的说法：“我们的努力在电子领域代表了一个重要的飞跃，打破了以往的性能基准，这一点体现在负电容碲化钨/碲化锡TFET的杰出能力以及在同一技术中创建突触神经元功能的可能性。”

EPFL的博士候选人Sadegh Kamaei首次充分利用了二维半导体和铁电材料的潜力，获得了完全集成的电子系统。二维半导体可以用于超高效的数字处理器，而铁电材料则提供了连续处理和存储内存的可能性。

将这两种材料结合起来，就有了发挥数字和模拟能力的机会。现在，上面类比中的电灯开关不仅更节能，而且开启的光线可以更明亮。

Kamaei补充道：“与二维半导体和铁电材料一起工作，虽然具有挑战性，但给予了极大的回报。我们的研究结果的潜在应用可能重新定义我们未来查看和使用电子设备的方式。”

将传统逻辑与神经形态电路相结合

此外，研究还涉及创建类似生物突触的开关，用于神经形态计算。

Ionescu补充道：“这项研究标志着冯·诺伊曼逻辑电路和神经形态功能首次的共集成，开辟了一条通向创新计算架构的激动人心的道路，这种架构的特点是低功耗和结合数字信息处理的神经形态功能的未曾探索的能力。”

这样的突破暗示着电子设备可以以与人脑类似的方式运作，将计算速度与以更符合人类认知的方式处理信息相结合。例如，神经形态系统可能在传统计算机难以处理的任务上表现出色，如模式识别、感知数据处理甚至某些类型的学习。

传统逻辑与神经形态电路的结合表明了一种具有深远影响的变革。未来的设备可能不仅更智能、更快速，而且能效指数级提高。