Multilayer Reservoir Computing Based on Ferroelectric α‐In2Se3 for Hierarchical Information Processing

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作者
Keqin Liu,Bingjie Dang,Teng Zhang,Zhen Yang,Lin Bao,Liying Xu,Caidie Cheng,Ru Huang,Yuchao Yang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (48): e2108826-e2108826 被引量:145
标识
DOI:10.1002/adma.202108826
摘要

Dynamic physical systems such as reservoir computing (RC) architectures show a great prospect in temporal information processing, whereas hierarchical information processing capability is still lacking due to the absence of advanced multilayer reservoir elements. Here, a stackable reservoir system is constructed based on ferroelectric α-In2 Se3 devices with voltage input and output, which is realized by dynamic voltage division between a ferroelectric field-effect transistor and a planar device and therefore allows the reservoirs to cascade, enabling multilayer RC. Fast Fourier transformation analysis shows high-harmonic generation in the first layer as a result of inherent nonlinearity of the reservoir, and progressive low-pass filtering effect is realized where higher-frequency components are progressively filtered in deeper-layer RCs. Time-series prediction and waveform classification tasks are also demonstrated, serving as evidence for the memory capacity and computing capability of the deep reservoir architecture. This work can provide a promising pathway in exploiting emerging 2D materials and dynamics for advanced neuromorphic computing architectures.
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