如何让计算机像人脑一样，在极低能耗下同时实现信息的快速处理与长效记忆，是人工智能硬件发展的核心难题。近日，华东师范大学段纯刚教授和向平华教授团队受《Nature Nanotechnology》期刊邀请，在“News & Views”专栏发表题为“Hydrogenated perovskite for brain-inspired computing”的评论文章[1]，评述了加州大学Duygu Kuzum教授在氢质子掺杂钙钛矿镍酸盐类脑计算的最新研究工作[2]。
评论指出，该研究的关键创新在于，通过简单的电极和质子化工程，在单片晶圆级的钙钛矿镍酸盐薄膜上，实现了两类功能迥异但材料同源的器件集成（图1a-c）。单一的氢掺杂钙钛矿镍酸盐材料实现了时空信息处理与非易失性存储的完美融合，为突破传统神经形态计算的能效瓶颈提供了新思路。评论最后强调，尽管未来在器件微型化、系统级集成与长期稳定性等方面仍面临挑战，但该材料多自由度间的耦合作用，有望产生广泛可调的电、磁、光、热响应（图1d），可应用于感、存、算一体化的高效智能硬件的开发。
关联电子氧化物量子材料因多种自由度（电荷、自旋、轨道和晶格）之间的耦合产生新奇的电子态和丰富的物性。近年来，极化实验室研究团队通过电、磁、光、热等多场调控，实现多种面向类脑计算的人工智能器件，如基于氢化镍酸盐H-SmNiO3的树突器件[Sci. Adv. 10, eadk9928 (2024)]、氢化氧化钒H-VO2的全透明感存算突触器件[Adv. Funct. Mater. 31, 2101099 (2021)]等。该新兴材料平台所体现的“材料赋能计算”的理念，无疑为后摩尔时代计算架构的创新提供重要启示。
图1
图1 a.集成了时空处理层和线性输出层单元的质子化镍酸盐芯片的光学照片[2]。b.用于时空处理层的Pd-Pd镍酸盐器件示意图。c.用于线性输出层的Pd-Au镍酸盐器件示意图。d.氢掺杂钙钛矿镍酸盐示意图。图a-c改编自参考文献[2]，Springer Nature Ltd。
论文链接：
[1] https://www.nature.com/articles/s41565-026-02137-w
[2] https://www.nature.com/articles/s41565-026-02133-0
