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  大學之道，在于明德。明德鐘樓作為中國科學院大學（國科大）的標志性建筑，在國科大師生心目中占有獨特的位置。鐘聲作為一種外部刺激，經過人耳收集后，向人類傳遞著豐富的信息。聲音的三要素包括響度、音調和音色，其中，響度指聲音的大小，與發聲體的振幅有關；音調指聲音的高低，與發聲體的頻率有關；音色是聲音的獨特性，與發音體產生的波形有關。因此，對聲音進行準確的識別對于信息的傳輸具有重要意義。

  在人工智能時代下，光電突觸被用于學習、計算和記憶信息，推動了未來的仿生電子設備和人形機器人的發展。研究人員構建了諸多用于聲音識別的突觸器件。然而，能夠同時對聲音的響度、音調和音色進行識別以精準感知聲音的突觸器件尚未實現。

  近年來，中國科學院大學黃輝教授課題組開展了有機光電突觸研究，開發其在圖像識別、人工視覺系統等的應用，取得了一系列重要科研成果，多次發表于國內外高水平學術期刊（J. Am. Chem. Soc. 2023, DOI: 10.1021/jacs.2c13471. Angew. Chem. Int. Edit. 2023, 62, e202213733. Adv. Opt. Mater. 2022, 10, 2201104. Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100507.）。近日，基于聲音的三要素，課題組制備了可對聲音的響度、音調、音色同時進行識別的有機光電突觸器件，并對國科大明德鐘樓的鐘聲進行識別，相關工作發表于Nano-Micro Letters上。

圖1 材料結構與性質

圖2 有機光電突觸器件性能

圖3 有機光電突觸器件對國科大鐘樓鐘聲的識別

  文章中設計新型受體材料（BSC8-4F），與已知的給體材料（PM6）搭配后，制備了器件結構為ITO/PEDOT:PSS/D:A/PDINN/Ag的有機光電突觸器件。通過改變器件輸入的電壓、頻率、光強，分別來調節輸出信號的突觸后電流的大小、突觸信號變化的頻率和突觸信號的波形，從而與聲音的振幅、頻率、波形相對應，進一步調節聲音的響度、音調、音色。提出了辨別因子，建立電壓、頻率、光強與突觸后電流的定量關系式，從而達到聲音識別的目的。最終，實現對國科大鐘樓鐘聲的識別，準確率高達99.8%。

  論文的第一作者是國科大特別研究助理魏亞男博士，通訊作者為黃輝教授和張昕助理教授。

  感謝國家自然科學基金委、科技部和科學院相關項目的資助。

  原文鏈接：Wei, Y., Liu, Y., Lin, Q. et al. Organic Optoelectronic Synapses for Sound Perception. Nano-Micro Lett. 15, 133 (2023). https://doi.org/10.1007/s40820-023-01116-3