馮諾依曼架構(gòu)和摩爾定律發(fā)展的瓶頸降低了其對大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（圖像和音頻等）的處理效率。在生物物種中，光遺傳學和生物成像共同調(diào)節(jié)神經(jīng)元的功能。因此，受到人腦架構(gòu)的啟發(fā)，利用智能突觸器件的可塑性原理實現(xiàn)新型神經(jīng)形態(tài)計算可以提高計算速度，模擬人腦學習和視覺成像等功能。然而，目前報道的光電突觸特性主要用于模擬簡單的生物功能和單一波長光響應(yīng)。因此，開發(fā)多波長光響應(yīng)和多功能的柔性突觸晶體管仍然面臨挑戰(zhàn)。

西安交通大學前沿院魯廣昊教授團隊報道了一種具備多波長響應(yīng)和多功能突觸可塑性的柔性有機場效應(yīng)智能突觸晶體管。該研究通過在絕緣層和有機半導體層中間引入氧化鋁（AlO_X）納米粒子進一步提高了光生激子的分離效率，從而增強了晶體管的光學突觸可塑性（圖1）。此外，通過優(yōu)化AlO_X的厚度，可以同時實現(xiàn)光電突觸可塑性功能。在此基礎(chǔ)上，該研究不僅展示了基本的電突觸可塑性，包括興奮性突觸后電流（EPSC）、抑制性突觸后電流（IPSC）、脈沖數(shù)量和時間依賴可塑性、多波長光響應(yīng)突觸可塑性（紅光625 nm、綠光525 nm、紫外光365 nm）等功能，而且成功模擬了紫外光誘導的皮膚曬傷功能（圖2），進一步提出了光電脈沖協(xié)同調(diào)節(jié)的學習效率模型。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練進一步實現(xiàn)了手寫數(shù)字的高準確率識別，“鹿”圖像學習和記憶功能也被成功模擬。這項工作為提高突觸器件的光學響應(yīng)和促進多功能神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng)的發(fā)展提供了有效策略。