Найти

Результаты поиска

• ИССЛЕДОВАНИЕ СИНАПТИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ МЕМРИСТИВНЫХ CROSS-POINT СТРУКТУР ДЛЯ НЕЙРОМОРФНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

  Р.В. Томинов , З. Е. Вакулов , В.И. Варганов , И.О. Игнатьева , В. А. Смирнов

  200-207

  2025-12-30

  Аннотация ▼

  Показаны результаты многоуровневого резистивного переключения и синаптической пластичности нейроноподобного мемристивного cross-point на основе нанокристаллической пленки оксида цинка. Показано, что при изменении амплитуды и длительности входных импульсов мемристивный cross-point демонстрирует 6 резистивных состояний с сопротивлением от 4,27×10⁵ Ом до 8,34×10⁷ Ом. Показано, что энергия переключения некоторых синаптических уровней составляет единицы пикоджоулей, что перспективно для создания компактных маломощных нейроморфных систем. Так, показано, что нанокристаллические пленки ZnO обладают синаптической пластичностью, т.е. при приложении импульсов напряжения различной амплитуды и длительности могут переключаться в широком диапазоне синаптических уровней. Изготовленный мемристивный cross-point демонстрируют парно-импульсную потенциацию PPF при t_p от 1 мс до 10 мс и парно-импульсную депрессию PPD при t_p от 50 мс до 100 мс. Анализ полученных экспериментальных результатов исследования PPF и PPD показал, что увеличение количества импульсов с 10 до 90 приводит к увеличению постсинаптического тока EPSC от 32 мкА до 73 мкА для t_p = 1 мс, от 31 мкА до 59 мкА для
  t_p = 5 мс, от 31 мкА до 48 мкА для t_p = 10 мс, а также уменьшению EPSC от 30 мкА до 25 мкА для t_p = 50 мс, от 30 мкА до 17 мкА для t_p = 70 мс, от 30 мкА до 5 мкА для tp = 100 мс. Из полученных результатов следует, что чем короче интервал между импульсами, тем выше индекс PPF, поэтому можно сделать вывод, что изготовленная мемристивный cross-point на основе нанокристаллических пленок ZnO имитирует кратковременную пластичность биологического синапса, в котором пластичность PPF и PPD определяется концентрацией ионов Ca+ и который играет ключевую роль во многих биологических функциях мозга, таких как локализация источника звука, распознавание образов, ассоциативное обучение, фильтрация ненужной информации. Полученные результаты могут быть использованы для аппаратной реализации нейронных сетей, нейроморфных структур робототехнических комплексов, протезов и систем искусственного интеллекта

• АППАРАТНАЯ НЕЙРОННАЯ СЕТЬ НА ОСНОВЕ МЕМРИСТИВНЫХ СТРУКТУР ОКСИДА ТИТАНА

  В.И. Авилов , Л. А. Душина , Н.В. Полупанов , В. А. Смирнов

  205-214

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Представлены результаты изготовления, обучения и исследования макета аппаратной нейронной сети, реализованного в виде кроссбар массива искусственных синапсов на основе мемристорных наноструктур электрохимического оксида титана. Был разработан макет полносвязной нейронной сети, состоящей из четырех входных электродов, кроссбар массива 16 искусственных синапсов на основе наноструктур электрохимического оксида титана и четырех выходных электродов. Показано, что процесс протекания тока через такую структуру полностью соответствует математической модели нейронной сети. Были проанализированы различные реализации искусственных синапсов, позволяющие реализовать отрицательные «веса» нейронной сети и выбран один из оптимальных вариантов. На основе разработанной структуры был изготовлен макет полносвязной нейронной сети с использованием технологий магнетронного распыления, оптической и зондовой литографии. Для обучения нейронной сети был разработан алгоритм переключения отдельных мемристоров, исключающий паразитное переключение соседних структур за счет возникновения тока утечки. Для демонстрации работы изготовленного макета нейронной сети была предложена задача классификации двух входных сигналов. Для реализации отрицательных «весов» каждый из входящих сигналов дублировался с отрицательной полярностью. Предполагается, что выходы обученной нейронной сети должны регистрировать: 1) превышение первого сигнала; 2) превышение второго сигнала; 3) оба высоких сигнала. Этап обучения и исследования нейронной сети осуществлялся с использованием программно-аппаратного комплекса «Neuro InT», разработанного в научно-исследовательской лаборатории "Нейроэлектроника и мемристивные наноматериалы", ЮФУ. Исследование макета нейронной сети показало, что все выходы успешно классифицируют входящие сигналы, максимизируя ток через соответствующие выходы для заданных входных значений. Предложенную структуру можно улучшить, добавив дополнительные два входа с постоянным высоким положительным и отрицательным потенциалом для реализации «сдвига» при работе нейронной сети. Полученные результаты могут быть использованы при разработке аппаратных нейронных сетей на основе мемристивных структур оксида титана

• ФОРМИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕМРИСТИВНЫХ ПЛЕНОК ЛЕГИРОВАННОГО ОКСИДА ЦИНКА ДЛЯ СИСТЕМ МАШИННОГО ЗРЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

  З. Е. Вакулов , Р.В. Томинов , Д.A. Дзюба , В.А. Смирнов

  116-123

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Представлены результаты исследования влияния режимов синтеза тонких пленок легированного оксида цинка методом импульсного лазерного осаждения на их морфологические и электрофизические характеристики. Проведены экспериментальные исследования влияния размерных эффектов на параметры резистивного переключения мемристорных структур на основе тонких пленок легированного оксида цинка. Установлена связь между морфологическими параметрами пленок, их толщиной и резистивными характеристиками переключения. Получены результаты, показывающие, как толщина, шероховатость поверхности и средний диаметр зерна влияют на соотношение сопротивлений в высокоомном и низкоомном состояниях, а также на напряжения переключения U_set и U_res. Показано, что увеличение толщины пленок оксида цинка, легированного галлием, приводит к увеличению напряжений U_set и U_res, в то время как зависимость соотношения сопротивлений в высокоомном и низкоомном состояниях имеет комплексный характер, максимум на ней наблюдается при толщине пленок порядка 30 нм. Полученные результаты позволяют оценить степень влияния структурных и морфологических параметров пленок легированного оксида цинка на эффект резистивного переключения в них, а также сформулировать рекомендации по получению данных пленок с требуемыми параметрами резистивного переключения. Установлено, что увеличивая толщину пленок оксида цинка легированного галлием от 11,8±5,1 нм до 55,1±18,4 нм можно изменять величину концентрации носителей заряда от (2,84±0,22)∙10¹⁹ см^-3 до (1,42±0,13)∙10²⁰ см^-3,
  а также подвижность носителей заряда от 54,48±4,07 см²/(В∙с) до 18,77±0,83 см²/(В∙с). При этом увеличение толщины пленок оксида цинка, легированного галлием, также приводит к увеличению сопротивления в высокоомном состоянии от 1,38±0,11 МОм до 62,59±5,4 МОм и сопротивления в низкоомном состоянии от 0,005±0,001 МОм до 0,041±0,002 МОм. Полученные результаты могут быть использованы при разработке физических принципов создания электронной компонентной базы систем искусственного интеллекта для изготовления новых приборов и устройств наноэлектроники и адаптивных нейроморфных систем

• ИССЛЕДОВАНИЕ МЕМРИСТИВНЫХ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР С ПРОФИЛИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОДОМ ДЛЯ НЕЙРОМОРФНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

  И.Л. Житяев , М. С. Картель , Ю.Ю. Житяева , А. А. Авакян , В. А. Смирнов

  2025-04-27

  Аннотация ▼

  Представлены результаты разработки наноразмерных мемристорных структур, примене-
  ние которых является перспективным для аппаратной реализации систем искусственного интел-
  лекта. Предложена конструкция мемристорной ячейки на основе пленки оксида титана толщи-
  ной от 3 до 50 нм, верхний электрод которой представлял профилированную структуру в виде
  двух высокоаспектных острийных наноразмерных структур (ВОНС), у которой одно из острий
  было с радиусом 10 нм, а радиус острия второй варьировался в диапазоне от 10 до 50 нм. В каче-
  стве материала для верхнего электрода была выбрана платина из-за ее уникальных физико-
  химических свойств, в том числе высокой химической инертности в широком диапазоне темпера-
  тур и агрессивных сред, низкого удельного электрического сопротивления и устойчивости к окис-
  лению. Эти характеристики делают платину оптимальным материалом для использования в
  электронных устройствах и сенсорных системах, где требуется долговременная стабильность и
  минимальные потери энергии при передаче сигнала. Представлены результаты моделирования
  распределения напряженности электрического поля в межэлектродном промежутке мемристор-
  ной ячейки. Моделирование проводилось с использованием программного обеспечения COMSOL
  Multiphysics, в которой решаются системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных
  производных методом конечных элементов, при разности потенциалов между электродами 5 В.
  На основе результатов моделирования получены и проанализированы зависимости величины на-
  пряженности электрического поля от геометрических параметров мемристорной ячейки. Выяв-
  лено локальное усиление напряженности электрического поля по периметру интерфейса оксида с
  ВОНС. Усиление неоднородности напряженности электрического поля возрастает с увеличением
  толщины оксидной пленки и может достигать 13,4%. Полученные результаты могут быть ис-
  пользованы при разработке нейроморфной электронной компонентной базы робототехнических
  систем и систем искусственного интеллекта на основе мемристоров

• АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛОЖНЫХ КОМПОНЕНТОВ В ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ

  С.А. Смирнов , Н.Ю. Паротькин , В. В. Золотарев

  2025-01-14

  Аннотация ▼

  Рассматривается вопрос применимости ложных информационных систем и их компонентов в
  построении автоматизированной системы развертывания прикладной реализации технологии лож-
  ных компонентов и управления ею – для совершенствования системы предупреждения атак. Приво-
  дятся основные преимущества технологии и роль в стратегии информационной безопасности, за-
  дающие специфику и область практического применения ее средств и инструментов. Рассматрива-
  ются основы архитектуры и особенности применения технологии, а также ее ограничения. Указы-
  ваются цель и назначение использования современной технологии в разрезе раскрытия ключевых
  принципов ее реализации. Кроме того, были проанализированы нормативно-правовые публикации и
  иные рекомендации, составляющие лучшие практики в области её использования. Рассмотрены кон-
  цепция и архитектура итогового автоматизированного решения в интеграции в информационные
  системы и системы защиты, описано функциональное содержание итогового решения. Отличи-
  тельной особенностью предлагаемого решения является использование управляемых механизмов
  контейнеризации, обеспечивающих широкие возможности по масштабированию решения и изоляции
  скомпрометированных компонентов системы в результате действий злоумышленника. Схематиче-
  ски отражается сформулированный процесс практического исполнения системы автоматизации в
  перспективе подсистем решения и в отношении к зависимым компонентам (предлагаемым доку-
  ментам, внешним средствам и системам) и условиям протекания составляющих операций. Также
  приводится модель развертывания и функционирования распределенной системы автоматизации в
  последовательности: настройка сервера развертывания (включая обеспечение), развертывание сети
  ложных компонентов-ловушек на базе контейнеризации, развертывание внешних приманок, инте-
  грация с внешними относительно композиции решения системами и инстанциями стека информа-
  ционной безопасности. Принцип реализации решения сводятся к следующему: посредством
  средств управления в инфраструктуре информационных технологий размещаются поддельные
  активы и ресурсы ложной среды, цель которых заключается в том, чтобы попасть под воздейст-
  вие нарушителя. Развернутый комплекс инструментария подсистем был протестирован при по-
  мощи стороннего узла с соответствующим инструментарием и сценариями сканирования. Даны
  рекомендации по дальнейшему совершенствованию системы автоматизации развертывания и
  управления средств и мер технологии ложных компонент.