清華大學朱宏偉課題組綜述 | 石墨烯材料在人工智能中的最新進展

自人類進入計算機時代,隨著信息技術的發展(硬件的進步和算力的增強),人們一直在努力制造能夠模擬人類智能以實現高效問題解決和任務決策的機器,由此引入了“人工智能”的概念?;凇榜T·諾伊曼”架構的傳統計算機是解決結構化問題的理想平臺,但其信息處理依賴于處理器和存儲單元之間頻繁的數據傳輸,不可避免地限制了其計算效率且增大了能量損耗。相比之下,人腦是一種高效的生物計算系統,以超低的能量消耗實時處理非結構化數據。模擬生物大腦是使人工智能達到更高水平的唯一途徑,包括軟件(機器學習模型)和硬件(神經形態器件)兩種模擬方式。石墨烯等二維材料的出現極大地推動了低維材料的革命性發展。因具有優異的光、電、熱、磁等特性和成熟的晶片尺寸單晶制備工藝,石墨烯是當前研究最為廣泛和深入的二維材料,在人工智能的基礎研究和應用發面均展現出了極大的潛力。   清華大學材料學院朱宏偉課題組綜述了石墨烯等材料在機器學習和神經形態器件等方面的最新研究進展,相關論文發表在 Advanced Intelligent Systems 上。文章首先介紹了機器學習的基本方法和常見模型,從“軟件”(深度學習模型)和“硬件”(神經形態器件,如人工突觸和人工神經元)兩方面論述了人工神經網絡的差異,生物突觸的結構和工作原理以及神經形態器件中人工突觸的仿生原理和基本評價指標。隨后,總結了機器學習在石墨烯的性能(電學、力學、熱學等)預測、結構(原子級結構、尺寸和形狀)預測、反向設計(成分、結構)和傳感器任務識別(化學物質識別、動作識別、3D成像)等方面的應用案例。綜述了基于石墨烯的人工突觸的兩種構建方法和基本原理,介紹了石墨烯基晶體管和憶阻器的最新進展。最后,分析了石墨烯材料在人工智能應用中存在的問題及面臨的挑戰,對其未來應用前景進行了展望。

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07-31

廈門大學胡晟/李玉良院士/石墨烯之父Andre Geim《自然·通訊》:具有快速和選擇性氣體滲透的石墨二炔納米多孔膜

基于二維(2D)材料制成的多孔膜因其在分離技術中的潛在用途而備受關注。與顯示流速與膜厚度成反比的傳統3D膜相比,這種興趣是由于原子級厚度意味著非??焖俚姆肿訚B透。為了證明這種最終的快速滲透性,已經深入探索了具有相對較大孔的二維膜。經典的Knudsen理論很好地描述了該方案,并允許適度的選擇性,該選擇性源于具有不同分子量的氣體的熱速度差異。近年來,為了在2D晶體中創建納米孔,通常使用自上而下的制造方法在最初不可滲透的2D材料中引入納米級缺陷。雖然目前對準二維膜控制氣體滲透和分離的機制仍然知之甚少,但憑借2D材料獨特的優勢,預計基于2D材料的納米多孔膜可提供高選擇性的氣體傳輸以及極高的滲透性。

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07-26

上科大物質學院劉健鵬課題組在摩爾石墨烯體系的關聯物態和非線性光學響應方面取得重要進展

近日,上??萍即髮W物質學院劉健鵬課題組在轉角雙層石墨烯摩爾超晶格體系中的關聯絕緣態、密度波態和非線性光學響應等方面取得重要進展,相關成果發表于物理學科知名期刊《物理評論快報》(PhysicalReviewLetters)。二維材料的發展始于石墨烯——這一蜂窩狀六角晶格的單層碳原子材料,其單層呈現出半金屬的電子性質。當兩層石墨烯堆疊在一起,并互相扭轉一個“魔角”角度(1.05度附近)時,體系就會出現

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07-18

Nature Nanotechnology-硅光子學 | 相變材料+石墨烯

硅光子學Siliconphotonics,正在跨越從實驗室研究發展到現實世界的產業應用,并有可能改變許多現有技術,包括光學神經網絡和量子信息處理。這些應用的一個關鍵要素是,以超低編程能量工作的可重新配置開關,這對于傳統的熱光或自由載波開關來說,是極具有挑戰性的命題?;谙嘧儾牧蟨hase-changematerials,PCM非易失性可編程硅光子學的最新進展,為零靜態功率的高能效光子開關,提供了強

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07-10

Viritech Apricale 氫超級跑車首次亮相,使用石墨烯增強氫壓力容器

零排放的1000公斤以下的Apricale超級跑車24日在Goodwood的速度節上首次亮相。工程公司Viritech推出了其745kW氫動力超級跑車,該車由意大利汽車設計專家Pininfarina設計。這輛超級跑車將以約260萬美元的價格限量出售,預計將于2024年初交付。然而,Apricale主要打算作為Viritech氫燃料電池技術的演示工具,它計劃將其提供給第三方公司,用于FCEV乘用車、

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07-02

石墨烯增強型瀝青可節省32%的成本

諾丁漢大學的諾丁漢交通工程中心一直在與肯特郡議會(KCC)及其高速公路承包商Amey合作,評估使用Gipave修復和重鋪路面的利弊。該研究是價值2290萬英鎊的環境、經濟、規劃和運輸總監協會(ADEPT)智能場所現場實驗室計劃的一部分,建立在KCC和Amey于2020年7月進行的Gipave試驗的基礎上,其中Gipave瀝青車道的核心樣本顯示出許多結構因素的改善,包括斷裂韌性、剛度模量和疲勞。Gi

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06-25

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