In-Sensor Noise Reduction and Reservoir Computing System Using ZnO Optoelectronic Memristors for Artificial Vision Applications

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作者
Liang Wang,Le Zhang,Shuai‐Bin Hua,Anran Chen,Qiuyun Fu,Xin Guo
出处
期刊:ACS applied electronic materials [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsaelm.4c01682
摘要

Rapid advancements in artificial intelligence (AI) and the Internet of Things (IoT) demand more efficient data processing than conventional von Neumann architectures offer. In-sensor reservoir computing (RC) addresses this by enabling data processing directly within sensors. Optoelectronic memristors, capable of responding to both electrical and optical inputs, have emerged as a promising solution. We present electronic neurons and opto-synapses made of Pt/Ag/ZnO/Pt/Ti memristors, demonstrating stable threshold switching (with cumulative probability variations of 5.06% for Vth) and neuron functions (such as spike encoding and LIF behavior) under electrical stimuli, as well as light-tunable synaptic behaviors (including PPF and STM). This enables the device to perform image sensing and noise reduction. Moreover, we propose an in-sensor noise reduction and RC system that emulates the human vision system, achieving high-precision classification (99.33%) of noisy images. This system offers cost-effective training and efficient processing of optical stimuli, opening innovative avenues for edge computing and machine vision applications.
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