[研究背景]
人机交互（human-machine interaction, HMI）技术通过界面接口设备实现了人、机之间的通信，应用领域涵盖了智慧医疗、机器感知、生物接口等。随着人工智能的兴起，人们迫切希望构建可理解和响应人类意图、适应环境变化的智能系统，以实现更复杂、更高效的人机交互体验。神经形态计算作为一项有前途的仿生计算技术，试图模仿大脑的操作规则和架构，以实现实时、高效的信息处理。神经形态纳米离子器件在构建神经形态硬件系统方面扮演关键角色，依赖电场作用下离子的重新分布实现可靠的电导调制，与生物神经系统通过离子输运传递与处理信号具有高度相似性。利用离子驱动的电导切换行为，可高度模拟生物神经系统的信息处理功能，如突触可塑性和神经元放电等，从而实现学习、记忆、识别和决策等认知任务。将神经形态纳米离子器件融入到HMI技术中，不仅能够突破传统电子设备的限制，而且可为新型生物接口的发展提供了契机，有望实现全新的HMI交互模式。
[文章要点]
中国科学院宁波材料所技术与工程研究所朱小健、李润伟研究员团队评述了在神经形态纳米离子器件的最近进展及其在推动和促进人机交互领域发展方面的巨大潜力。
论文回顾了纳米离子忆阻器和栅控晶体管的基本机制和行为，剖析了离子迁移在器件工作过程中发挥的重要作用。介绍了基于器件模拟的学习、记忆、编码、识别和时空信号处理等神经形态功能，并对器件可靠性、能源效率、柔性及生物相容性等关键性能指标进行了评估。紧接着进一步深入探讨了纳米离子器件应用于可穿戴电子设备、机器感知、医疗诊断及脑机接口等新兴人机领域所取得的最新进展，展现了该器件的应用潜力。最后，对神经形态纳米离子器件的未来进行了展望，并探讨了其在下一代人机交互技术领域面临的挑战。未来发展应注重提升性能、实时响应性和可靠性，以推动实际应用。神经形态纳米离子技术的进步可以在智慧医疗、机器人技术、脑机接口等新兴领域产生重要影响，为HMI应用带来许多有利的发展机遇。
【图1】面向人机交互的神经形态纳米离子学技术
【图2】生物神经元和神经突触的信息处理方式
【图3】神经形态纳米离子器件的工作机制与电学特性
【图4】基于神经形态纳米离子器件的系统集成与功能演示
【图5】脑机接口、医学诊断等领域应用示范
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202311472
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