鑽石舞台

類人機器人是外形和功能都與人類相似的智能機器，不僅可以為人類提供服務、幫助人類執行危險任務，而且其對生物功能的模仿反過來加深了我們對人類的了解認識。目前，放置大量傳感器以獲得更多的感知信息和實現高效計算是類人機器人的發展趨勢。然而，由於馮諾依曼結構的限制，類人機器人面臨着多重挑戰，包括巨大的能量消耗、延遲瓶頸和缺乏仿生特性。在此現狀下，神經形態器件，一種可以用來模仿生物神經系統中重要組件（突觸、神經元、神經網絡）功能的器件，展示了其突破馮諾依曼框架限制的能力。

憶阻器，一類神經形態器件，具備與生物神經系統高度相似的特點，在模仿生物神經系統方面發揮着重要作用。因此，為了更好地提升類人機器人的性能，需要系統地對憶阻器件進行回顧，並提供當前仿生應用的示例，以便憶阻器、類人機器人二者的協同發展。

北京航空航天大學高碩團隊，香港中文大學胡國華團隊等首次全面概述了基於憶阻器的神經系統以及其與生物神經系統的對應關係，以促進憶阻器神經系統於類人機器人中的應用。考慮到憶阻器領域和類人機器人之間的差異，作者介紹了生物神經系統以及如何使用憶阻器從不同層次（突觸、神經元和中樞神經系統）模仿其功能，並概述了憶阻神經系統的應用，包括類腦計算、感知系統等。

【圖1】生物和人工神經系統的示意圖。人工神經系統可以從功能層面模仿生物神經系統，包括突觸、神經元、神經網絡和脊髓。

按照突觸、神經元、中樞神經系統，作者們首先按此順序綜述了生物神經系統以及憶阻器實現相應功能的原理和目前的研究進展。突觸部分重點在於基於憶阻器的突觸模型以及突觸可塑性的實現方法；神經元部分重點在於目前代表性的憶阻器神經元模型以及模仿神經元動態特性的實現方法；中樞神經系統重點在於基於憶阻器的中樞神經系統的結構以及代表性工作。之後概述了憶阻器神經系統在感知系統、類腦計算、認知學習和腦機接口等方面的應用。最後，作者們分享了該領域目前的進展以及面臨的挑戰和機遇，在挑戰方面上，指出了憶阻器不理想特性和神經電路建模的缺乏對該領域發展的限制；在機遇方面上，分析了憶阻神經系統應用於類人機器人帶來的優勢和對人類自身認知方面的幫助。