惠普发Nature了！对，就是那个惠普电脑的惠普

▲第一作者：Suhas Kumar通讯作者：Suhas Kumar

第一单位：惠普实验室（Hewlett Packard Labs）

DOI：10.1038/s41586-020-2735-5

背景介绍

不断增长的海量数据和计算需求，以及传统晶体管计算系统的性能趋于饱和，激发了人们对新型的计算基元的兴趣。目前仿生或神经形态人工智能的硬件方法主要依赖于复杂的晶体管电路来模拟生物功能，能够模拟神经元功能的单一的电子元件还未出现。周期尖峰只需要二阶复杂度，但在电路元件中产生神经形态动作电位理论上需要最小的三阶复杂度。而基于晶体管的数字芯片在模拟代表神经元丰富的非线性动力学的复杂方程的过程中会变得复杂、庞大且能量低下。

本文亮点

1、通过实验和建模，利用包括Mott转变动力学在内的多个电物理过程构建了具有三阶复杂度的纳米电路元件。

2、以三个三阶元件为基础构建了简单电路，实现了传统晶体管电路中的NAND（与非门）和NOR（或非门）的操作，且能够执行布尔运算。

3、组建了包含24个三阶纳米元件的集成阵列，为图像分割这一计算难题提供了模拟解决方案。

图文解析

▲图1 元件结构与静态测试1. 三阶纳米元件中包含NbO2易失性Mott忆阻开关，一个内部并联电容器，以及一个内部串联电阻。

2. 器件在低电流时呈现S形的负微分电阻（negative differential resistance, NDR），高电流时为箱形迟滞。

3. Mott转变提供的额外状态变量可以用来产生神经形态功能。

4. 为了获得想要的高阶Mott转变动力学，对元件的几何结构进行了优化，提升了电学性质和热学性质，同时对材料的成分也进行了微调。

▲图2 动作电位的实验测量与建模1． 通过调节偏压，可以访问三阶纳米元件电流-电压曲线的不同区域，实现15种不同的神经形态反应。

2． 建立的有限元模型的数值模拟与实验数据一致，证明Mott绝缘体能够作为非线性响应的基础，在电路中产生动态行为。

▲图3 三阶元件实现通用的布尔逻辑门操作通过对输入电压和耦合电阻的调节，实现了信号的传导，进一步成功完成了晶体管电路中的NAND（与非门）和NOR（或非门）的操作。

▲图4 神经形态模拟计算的实验演示1、构建了一个包含24个三阶纳米元件的集成阵列用来实验演示模拟计算。

2、该系统与人脑中的丘脑-皮层计算有相似之处，它发生在振荡神经元网络中，这些神经元通过可调节的突触或是处理和传输神经信号的中枢/丘脑连接在一起。

3、神经振荡动态的同步导致了时空的分类，如自然语言以及人脸识别等

4、作者利用构建的系统来解决病毒准种重建问题（通常表示为图像最大分割问题），证明了基于这种三阶元件在模拟计算时相对于传统晶体管电路的高效性。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2735-5

《辐射4》发明工坊逻辑门电缆图文介绍与实用指南 逻辑门怎么用

《辐射4》发明工坊里面的逻辑门与电缆大家知道是干什么的吗？今天就为大家带来了辐射4发明工坊逻辑门电缆图文介绍与实用指南，让大家看看这两种东西是怎么实际运用的，还不懂的小伙伴可以学习下，希望对你们有帮助。

目录：

电缆介绍与实用指南

逻辑门介绍与实用指南

电缆介绍与实用指南：

电缆是发明工房DLC新加入的一种电力传输媒介，本质上你可以将它看成一根固态电线。电缆有自己的碰撞体积，树立的电缆会阻碍NPC的寻路。

电缆有独特的穿墙特性。当通过接口吸附对齐时，电缆可以直接穿透部分建筑材料。对于发明工房中加入的“仓库”类建材，其可以穿透木制与玻璃两种屋顶（无论平坦还是倾斜），以及铁丝网型地板（无法穿透木制地板），从而在不同楼层/房屋内外间方便的进行电力输送。

顺带一提，所有玻璃材质的建材与铁丝网地板均不防弹，而普通木制建材具有防弹功能，各位老冰棍进行温室大棚建设时请注意区分

另外比较有趣的是名为“穿墙”的电缆，其接头部分确实可以穿出墙壁外进行接线，但树立的电缆本身不能穿墙。同时，一段安装于地板的穿墙电缆的高度并不足以穿透楼板，实际只是用于将电力导向天花板

逻辑门介绍与实用指南：

讲完电缆，再讲逻辑门。逻辑门的结构比较简单，红色为输入端，黑色为输出端。当输入端的电平输入符合逻辑门自身的逻辑函数时，其自然会产生相应输出。每个逻辑门的具体功能如下

and门：与门，输入数量不限，所有输入为1时输出1

or门：或门，输入数量不限，任意输入为1时输出1

xor门：异或门，两个输入，两输入相同时输出0，两输入不同时输出1

not门：非门，一个输入，输入0时输出1，输入1时输出0

nand门：与非门，与门+非门，所有输入为1时输出0

nor门：或非门，或门+非门，任意输入为1时输出0

nxor门：同或门，抑或门+非门，两输入相同输出1，两输入不同输出0

相应符号对照表：

特殊的，对于FO4中的逻辑门，存在独特的“功率/负载”问题。这里官方的说明出现了明显错误，导致不少童鞋误入歧途。这里着重讲解

在FO4中，逻辑门可以分为两类，即“强驱动“门和”弱驱动“门。强驱动门包括and、or、xor三种，弱驱动门则包括not、nand、nor、xnor4种。

对于”强驱动“门电路，由于其输出1时，必有至少一个输入为1，因此逻辑门可以直接从电网中获取能量，并直接以”电力“的形式输出。以and门为例

由于and门为强驱动逻辑，其可以直接驱动任何负载，哪怕织布机所需的4电力也可轻松从发电机中接入。

驱动门

而对于弱驱动门，由于其存在”所有输入都为0，而输出为1“的情况，因此其输出的结果实际并不是电力，而是”逻辑电平“，以not门为例

本例中，发电机通过开关直接与not门相连，not门再接入用电器（织布机）。根据逻辑规则，当开关关断，not门输入为0时，其应对外输出1。

但发电机关断时，电力无法输入not门，实际上可以认为是”not门内藏了一颗微型电池“，通过该电池向外输出电力。但”电池的电力“不足以驱动织布机，造成电路失效。而”电池的电力“，我们称为逻辑电平。事实上该逻辑电平无法驱动任何用电器——哪怕一盏灯。

但是，尽管逻辑电平不能驱动用电器负载，但其可以驱动其他逻辑门。如下图中非门+与门的组合

我们可以看到，NOT门提供的1电平正确驱动了AND门，同时，另一路来自发电机的输入经过与门后，依然维持了其驱动能力，可以驱动织布机（用电器）进行工作。

综上所述，对于”强驱动门“，当其存在普通”电力“输入时，其输出可以驱动与输入电力相同的负载。而”弱驱动门“输入可以为普通”电力“，但输出为”逻辑电平“，逻辑电平不能驱动用电器负载，只能驱动其他逻辑门。若要达成弱驱动逻辑，必须将弱驱动门的输出引入一个强驱动门，同时强驱动门有来自电力的输入，才能由强驱动门输出驱动用电器。

简而言之，与官方描述正相反，NOT、NAND、NOR、XNOR逻辑门的输出必须接入其他逻辑门，而AND、OR、XOR门的输出可以接入用电器。显而易见，若作为逻辑电路的最终缓冲器，与门是最适合的

其他：

嗯，想不出来，谁想到了告诉我。远港农业大棚

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相关问答

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与或非逻辑运算口诀如下:1、与:and的口诀是有0出0,全1出1。例如:1,1=1;1,0=0;0,1=0;0,0=0。2、或:or的口诀是有1出1,全0出0。例如:1,1=1;1,0=...与...