电子信息学院现代电路与智能信息研究所王光义教授团队的2020级博士生靳培培，以第一作者、杭电第一单位在电路与系统领域顶级期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Paper（TCAS-I）发表的论文“Neuromorphic Dynamics of Chua Corsage Memristor”，被选为IEEE TCAS-I 2021年的亮点论文（Highlight），并在多个中英文媒体平台(Facebook、Tweeter、LinkedIn及微信)推送。电子信息学院王光义教授、梁燕副教授、西澳大学Herbert Ho-Ching Iu教授和加州大学伯克利分校Leon O. Chua教授为共同作者，王光义教授为通信作者。
该文共同作者Leon O. Chua是忆阻器(memristor)的发明者，也是细胞神经网络、混沌电路和非线性电路的开拓者。海量数据及其计算需求的指数增长，使传统存算分离的计算架构遭遇了冯·诺依曼瓶颈，以晶体管密度驱动发展的计算技术也逐渐达到物理极限的瓶颈，忆阻器的出现为解决这两个瓶颈提供了一种好的解决方案。忆阻器可直接从物理层面模拟神经元和突触行为来处理信息，以其高度并行、极低功耗和存算一体的优势，成为目前神经形态器件的最佳选择。因此，设计能够发放典型动作电位的忆阻器神经元就成为神经形态计算的重要基础工作。
按照Leon O. Chua的局部有源理论，局部有源是一切复杂性的起源，混沌边缘是局部有源域中的一个子集，神经元的动作电位就出现在混沌边缘或其附近。因此混沌边缘好似局部有源域中的一颗“珍珠”，精确定位其位置对于揭示忆阻器神经元的动作电位发放机理、进而设计硬件神经元具有重要意义。
该文依据Chua提出的局部有源和混沌边缘理论，发现了Chua 提出的局部有源忆阻器CCM (Chua Corsage Memristor )的一些未知神经形态动力学，用一个简单的CCM三阶电路即可实现神经元的典型动作电位和混沌行为。该研究给出了仅用CCM忆阻器小信号等效电路参数精确定位其混沌边缘的条件。并且，CCM与一个电感串联的简单二阶电路出现了一个新奇的结果，它完美地呈现出由亚临界Hopf分叉引起的不稳定极限环和全局动力学。更有意义的是，CCM与一个电感和一个电容的简单串并联三阶电路，在其混沌边缘附近产生了典型的神经形态动力学，其中包括典型的单尖峰（single spiking）、周期尖峰（periodic spiking）、可控制尖峰数量的簇发（burst-number adaptation ）等动作电位以及自维持振荡（self-sustained oscillation）、混沌（chaos）等神经形态行为。
该研究工作由国家自然科学基金(61771176, 61801154)、浙江省自然科学基金（LY20F010008）和USA under Grant FA 9550-18-1-0016资助。
