Quantum-dot devices based on the reaction-diffusion information processing architecture

基于反应扩散信息处理架构的量子点器件

基本信息

  • 批准号:
    14350174
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The purpose of this work is to propose a single-electron device that is analogous to the reaction-diffusion system, which is a chemical complex system producing various dynamic phenomena in the natural world. In this work, we proposed a method of constructing electrical RD systems. An RD system can be considered an aggregate of chemical nonlinear oscillators interacting with one another, so we can construct electrical RD systems by using electrical oscillators instead of chemical ones. We used, as the electrical oscillator, a single-electron circuit that produces nonlinear oscillation caused by the Coulomb blockade phenomenon. The action of diffusion in RD systems can be imitated by capacitive coupling between the oscillators. By arranging coupled oscillators into a network, we can construct a single-electron RD system and describes its operation. Computer simulation revealed that the system produces electrical dissipative structures, or animated spatiotemporal patterns of node potential in the circuit, which is a characteristic similar to that in chemical RD systems. We showed through computer simulation that the device produces animated spatiotemporal patterns of node voltages, e.g., a rotating spiral pattern similar to that of a colony of cellular slime molds and a dividing-and-multiplying pattern that reminds us of cell division.
本工作的目的是提出一种类似于反应扩散系统的单电子器件,反应扩散系统是一个在自然界中产生各种动力学现象的化学复杂系统。在这项工作中,我们提出了一种方法来构建电气RD系统。RD系统可以看作是一系列相互作用的化学非线性振子的集合,因此我们可以用电振子代替化学振子来构造电RD系统。我们使用的电振荡器,单电子电路,产生库仑阻塞现象引起的非线性振荡。RD系统中的扩散作用可以通过振荡器之间的电容耦合来模仿。通过将耦合振荡器排列成网络,我们可以构造单电子RD系统并描述其操作。计算机模拟表明,该系统产生的电耗散结构,或动画的节点电位在电路中的时空模式,这是一个类似于化学RD系统的特性。我们通过计算机模拟表明,该设备产生节点电压的动画时空模式,例如,一种类似于细胞黏菌菌落的旋转螺旋模式,以及一种让我们想起细胞分裂的分裂和繁殖模式。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kanazawa Y., Asai T., Amemiya Y.: "Basic circuit design of a neural processor analog CMOS implementation of spiking neurons and dynamic synapses"Journal of Robotics and Mechatronics. Vol15, No.3. 208-219 (2003)
Kanazawa Y.、Asai T.、Amemiya Y.:“尖峰神经元和动态突触的神经处理器模拟 CMOS 实现的基本电路设计”机器人与机电一体化杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Asai T., Kanazawa Y., Amemiya Y.: "A subthreshold MOS neuron circuit based on the Volterra system"IEEE Transactions on Neural Networks. 14・5. 1308-1312 (2003)
Asai T.、Kanazawa Y.、Amemiya Y.:“基于 Volterra 系统的亚阈值 MOS 神经电路” IEEE Transactions on Neural Networks 14・5 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
雨宮 好仁: "(解説記事)生命ダイナミクスと次世代集積デバイス"日本神経回路学会誌. 10・2. 77-83 (2003)
Yoshihito Amemiya:“(评论文章)生命动力学和下一代集成设备”日本神经网络学会杂志10・2(2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Oya T., Asai T., Amemiya Y.: "Single electron logic device with simple structure"Electronics Letters. 39・13. 965-967 (2003)
Oya T.、Asai T.、Amemiya Y.:“结构简单的单电子逻辑器件”Electronics Letters 39・13 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Asai T., Kanazawa Y., Amemiya Y.: "A subthreshold MOS neuron circuit based on the Volterra system"IEEE Transactions on Neural Networks. Vol.14, No.5. 1356-1365 (2003)
Asai T.、Kanazawa Y.、Amemiya Y.:“基于 Volterra 系统的亚阈值 MOS 神经元电路”IEEE Transactions on Neural Networks。
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