信息处理装置和信息处理装置的控制方法

1.本公开关于信息处理装置和信息处理装置的控制方法。


背景技术：

2.开发了通过对离子液体等电解质施加电场而生成导电路径，并使所生成的导电路径消失的技术(例如，参照专利文献1～2和非专利文献1～5)。在专利文献1～2和非专利文献1～5中公开了利用有这样的导电路径的特性的存储装置、开关装置。在这些存储装置、开关装置中，导电路径以保持导电度等电特性的状态被利用。从而，利用导电路径的电特性，能够使导电路径发挥存储功能、开关功能。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利第6195155号公报
6.专利文献2：日本专利第6631986号公报
7.非专利文献
8.非专利文献1：harada,a.；yamaoka,h.；ogata,r.；watanabe,k.；kinoshita,k.；kishida,s.；nokami,t.；itoh,t.j.mater.chem.c,2015,3,6966-6969.
9.非专利文献2：harada,a.；yamaoka,h.；watanabe,k.；kinoshita,k.；kishida,s.；fukaya,y.；nokami,t.；itoh,t.chem.lett.,2015,44,1578-1580.
10.非专利文献3：harada,a.；yamaoka,h.；tojo,s.；watanabe,k.；sakaguchi,a.；kinoshita,k.；kishida,s.；fukaya,y.；matsumoto,k.；hagiwara,r.；sakaguchi,h.；nokami,t.；itoh,t.j.mater.chem.c,2016,4,7215-7222.
11.非专利文献4：kinoshita,k.；sakaguchi,a.；harada,a.；yamaoka,h.；kishida,s.；fukaya,y.；nokami,t.；itoh,t.jpn.j.appl.phys.2017,56,04ce13.
12.非专利文献5：yamaoka,h.；yamashita,t.；harada,a.；sakaguchi,a.；kinoshita,k.；kishida,s.；hayase,s.；nokami,t.；itoh,t.chem.lett.2017,46,1832-1835.


技术实现要素：

13.如上所述，形成于电解质的导电路径以往利用保持电特性的状态，但关于在其他利用方式中的利用可能性尚未明确。因此，认为通过进一步阐明导电路径的电特性，能够发现导电路径的新用途。
14.本公开的目的在于提供一种利用有在形成于电解质的导电路径中新发现的电特性的信息处理装置和信息处理装置的控制方法。
15.本公开的一个实施方式的信息处理装置是包含转换部，且上述转换部将输入信号转换为输出信号的信息处理装置，上述转换部具备：相互分离地配置的多个导电体；以及以将上述多个导电体相互连接的方式配置的介质，上述介质包含能够形成将上述多个导电体相互电连接的导电路径的电解质，构成为能够基于上述输入信号来控制上述导电路径的导
电度，上述介质以在没有上述输入信号的状态下，上述导电路径的导电度经时变化的方式进行选择。
16.本公开的一个实施方式的信息处理装置的控制方法是包含转换部，且上述转换部将输入信号转换为输出信号的信息处理装置的控制方法，上述转换部具备：相互分离地配置的多个导电体；以及以将上述多个导电体相互连接的方式配置的介质，上述介质包含能够形成将上述多个导电体相互电连接的导电路径的电解质，通过以基于上述输入信号使上述导电路径的导纳增加，在没有上述输入信号的状态使上述导电路径的导纳经时减少的方式选择上述介质，从而控制上述导电路径的导纳。
17.本公开的一个实施方式的信息处理装置的控制方法是包含转换部，且上述转换部将输入信号转换为输出信号的信息处理装置的控制方法，上述转换部具备：相互分离地配置的多个导电体；以及以将上述多个导电体相互连接的方式配置的介质，上述介质包含能够形成将上述多个导电体相互电连接的导电路径的电解质，通过以基于上述输入信号使上述导电路径的阻抗增加，在没有上述输入信号的状态下使上述导电路径的阻抗经时减少的方式选择上述介质，从而控制上述导电路径的阻抗。
18.基于本公开的一个实施方式，能够提供一种利用有在形成于电解质的导电路径中新发现的电特性的信息处理装置和信息处理装置的控制方法。
附图说明
19.图1是概念性地表示本公开的第一实施方式的信息处理装置的框图。
20.图2是示意性地表示本公开的第一实施方式的信息处理装置的平面图。
21.图3a是表示本公开的第一实施例的信息处理装置的施加电压前的平面照片。
22.图3b是表示本公开的第一实施例的信息处理装置的施加电压后的平面照片。
23.图3c是表示本公开的第一实施例的信息处理装置的在施加电压后施加反向电压时的平面照片。
24.图4a是表示本公开的第二实施例的导电路径的尺寸经时变小的情况的图表。
25.图4b是表示本公开的第二实施例的导电路径的尺寸经时变大的情况的图表。
26.图5a是表示本公开的第三实施例的导电路径的导电度(导纳)经时减少的情况的图表。
27.图5b是表示本公开的第三实施例的导电路径的导电度(导纳)与图5a的导电路径的经时变化相比大幅减少的情况的图表。
28.图6a是表示本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法的一个例子的流程图。
29.图6b是表示本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法的第一变形例的流程图。
30.图6c是表示本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法的第二变形例的流程图。
31.图6d是表示本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法的第三变形例的流程图。
32.图7是示意性地表示本公开的第二实施方式的信息处理装置的立体图。
33.图8是示意性地表示本公开的第三实施方式的信息处理装置的立体图。
34.图9是示意性地表示本公开的第四实施方式的信息处理装置的立体图。
35.图10是示意性地表示本公开的第四实施方式的信息处理装置的剖面图。
36.图11是示意性地表示本公开的第四实施方式的第一变形例的信息处理装置的剖面图。
37.图12是示意性地表示本公开的第四实施方式的第二变形例的信息处理装置的剖面图。
38.图13是示意性地表示本公开的第四实施方式的第三变形例的信息处理装置的剖面图。
39.图14a是将本公开的第四实施例的信息处理装置以平面视图拍摄而得的利用光学显微镜得到的照片。
40.图14b是将输入信号输入后的图11a的区域a1以平面视图拍摄而得的利用光学显微镜得到的放大照片。
41.图15a是表示基于本公开的第五实施例的信息处理装置的输入信号与输出信号的相关的图表。
42.图15b是表示基于本公开的第六实施例的信息处理装置的输入信号与输出信号的相关的图表。
43.图15c是表示基于本公开的第七实施例的信息处理装置的输入信号与输出信号的相关的图表。
44.图16a是表示基于本公开的第五实施例的信息处理装置的输入信号与输出信号的相关的图表。
45.图16b是表示基于本公开的第六实施例的信息处理装置的输入信号与输出信号的相关的图表。
46.图16c是表示基于本公开的第七实施例的信息处理装置的输入信号与输出信号的相关的图表。
47.图17a是示意性地表示输入信号和输出信号的时机的一个例子的图表。
48.图17b是示意性地表示输入信号和输出信号的时机的其他例子的图表。
49.图18a是表示基于本公开的第八实施例的信息处理装置的输入信号的图表。
50.图18b是表示基于本公开的第八实施例的信息处理装置的输出信号和虚拟节点(第一～第二十一虚拟节点)的图表。
51.图19a是表示基于本公开的第八实施例的信息处理装置的第一虚拟节点的输出信号的图表。
52.图19b是表示基于本公开的第八实施例的信息处理装置的第二虚拟节点的输出信号的图表。
53.图19c是表示基于本公开的第八实施例的信息处理装置的第二十一虚拟节点的输出信号的图表。
54.图20a是示意性地表示本公开的第五实施方式的信息处理装置的平面图。
55.图20b是示意性地表示本公开的第五实施方式的信息处理装置的变形例的平面图。
56.图21是将本公开的第五实施方式的信息处理装置的具体例以平面视图示出的利用光学显微镜得到的照片。
57.图22是将本公开的第九实施例和第十实施例的信息处理装置以平面视图示出的利用光学显微镜得到的照片。
58.图23是表示基于本公开的第九实施例和第十实施例的信息处理装置的输入信号与输出信号的相关的图表。
59.图24是表示用于测定本公开的第十一～十三实施例的输入信号和输出信号的测定装置的示意图。
60.图25a是表示本公开的第十一实施例的输入信号与输出信号的相关的图表。
61.图25b是表示本公开的第十二实施例的输入信号与输出信号的相关的图表。
62.图25c是表示本公开的第十三实施例的输入信号与输出信号的相关的图表。
63.图26是表示在本公开的第十一～十三实施例的工作电极的极化特性的图表。
64.图27a是表示存在于介质的银(ag)离子和铜(cu)离子的析出的sem照片。
65.图27b是与图26b的照片对应的通过俄歇电子光谱法的元素映射。
66.图28是表示本公开的第十四实施例的信息处理装置的概略的示意图。
67.图29a是表示本公开的第十四实施例的信息处理装置以外部输入的图表。
68.图29b是表示本公开的第十四实施例的信息处理装置的输入信号的图表。
69.图29c是表示本公开的第十四实施例的信息处理装置的输出信号的图表。
70.图29d是表示本公开的第十四实施例的信息处理装置的判定结果的图表。
71.图30是表示在本公开的第十四实施例的输入信号与输出信号的相关的图表。
72.图31是表示在本公开的第十四实施例的虚拟节点(第一～第一百虚拟节点)的图表。
73.图32是将来自本公开的第十四实施例的虚拟节点(第一～第一百虚拟节点)的输出信号重叠示出的图表。
74.图33a针对每个虚拟节点示出本公开的第十四实施例的输出信号的结果的图表。
75.图33b是针对每个虚拟节点示出本公开的第十四实施例的相对于前1个时间步长的短期存储试验的结果的图表。
76.图33c是针对每个虚拟节点示出本公开的第十四实施例的相对于前2个时间步长的短期存储试验的结果的图表。
77.图34a是表示本公开的第十四实施例的基于相对于前2个时间步长的短期存储试验的结果的信息处理装置的判定结果的图表。
78.图34b是表示本公开的第十四实施例的变形例的基于相对于前1个时间步长的短期存储试验的结果的信息处理装置的判定结果的图表。
79.图34c是表示本公开的第十四实施例的变形例的基于相对于前1个时间步长的短期存储试验的结果的信息处理装置的判定结果的图表。
80.图35是表示本公开的第十四实施例中使用的噪声负荷数据的图表。
81.图36是示意性地表示本公开的第六实施方式的信息处理装置的电路图，(a)为在输出侧将非对称性元件连接时的示意性电路图，(b)为在输出侧将非对称性元件连接时的示意性电路图。
82.图37是表示本公开的第十五～十七实施例的电流电压特性的图表，(a)是关于第十五实施例的图表，(b)是关于第十六实施例的图表，(c)是关于第十七实施例的图表。
83.图38是表示本公开的第十五～十七实施例以外部输入和外部输出的图表，(a)是关于第十五实施例的图表，(b)是关于第十六实施例的图表，(c)是关于第十七实施例的图表。
84.图39是表示本公开的第十五～十七实施例以外部输入和外部输出的相关的图表。
具体实施方式
85.本发明人等发现在离子液体等电解质中生成或消失的导电路径的导电度在规定的条件下，在用于生成或消失的控制后，即便不进行特别的控制，也会经时变化。本发明人等发现可以通过这样的特性而将导电路径利用于信息处理装置。以下，参照所附附图将这样的信息处理装置作为具体的实施方式进行说明。需要说明的是，以下所示的实施方式仅为例示，本公开的信息处理装置并不限定于以下的实施方式。需要说明的是，在本说明书中，“a形状”和与其类似的表现并非仅是指完全的a形状，也包含a形状的角部被倒角的形状等从外观上可联想到a形状的形状(大致a形状)。
86.[本公开的第一实施方式的信息处理装置]
[0087]
图1是概念性地表示本公开的第一实施方式的信息处理装置1。信息处理装置1的用途没有特别限定，在本实施方式中，如图1所示，信息处理装置1作为模仿人的脑神经细胞对输入信号进行处理的神经网络装置或神经形态装置发挥作用。更具体地，信息处理装置1作为将输入信号以时间序列保持而进行信号处理的储备池计算装置发挥作用。
[0088]
在本实施方式中，如图1所示，信息处理装置1具备：发送输入信号d1的输入部11；将输入信号d1转换为输出信号d2的转换部12；以及接收输出信号d2的输出部13。
[0089]
输入部11基于外部输入din生成输入转换部12的输入信号d1，将其发送至转换部12。具体地，输入部11具备一个或多个输入节点v1，输入节点v1对后述的转换部12的转换节点v2发送输入信号d1。例如，在输入部11具备检测来自信息处理装置1外部的刺激的传感器的情况下，输入部11可以将传感器输出或将传感器输出转换为规定形式的转换信号作为输入信号d1。另外，在输入部11与其他电器设备连接的情况下，输入部11也可以将来自其他电器设备的输出直接作为输入信号d1，还可将来自其他电器设备的输出转换为规定形式的转换信号作为输入信号d1。进而，输入部11也可以使用使图像数据中所含的灰度值(与像素所显示的颜色浓淡对应。每个像素，可以具有以r(红)、g(绿)、b(蓝)等独立的灰度值)与电压对应而得的、疑似经时变化的数据(以下，也将经时变化的数据称为“时间序列数据”)作为输入信号。需要说明的是，输入部11也可以对输入信号d1附加规定的权重win。
[0090]
转换部12由从输入部11接收的输入信号d1生成输出信号d2，将其发送至输出部13。具体地，转换部12具有多个转换节点v2，对多个转换节点v2的一部分或全部输入来自输入节点v1的输入信号d1。例如，对在转换节点v2间授受的信号以经时变化的方式附加权重wres，将其发送至后述的输出部13的输出节点v3。在本实施方式中，该权重wres如后所述，由将转换节点v2间电连接的导电路径cp的经时性的导电度的变化(导纳的变化。导纳的倒数、即阻抗也同样地经时变化。在本说明书中，“导电度的变化”和与其类似的表现是指包含导纳的变化和阻抗的变化这两者。)产生。从而，转换部12可以基于输入信号d1得到经时变
化的输出信号d2。需要说明的是，导电度的变化可以为导纳和/或阻抗的实部的变化，也可以为导纳和/或阻抗的虚部的变化，还可以为导纳和/或阻抗的实部和虚部这两者的变化。
[0091]
输出部13基于从转换部12接收的输出信号d2生成相对于外部输入din的信息处理装置1的输出、即外部输出dout。具体地，输出部13具备一个或多个输出节点v3，输出节点v3从转换节点v2接收输出信号d2。例如，输出部13具有乘积累加运算电路，通过输出节点v3对从转换节点v2接收的输出信号d2附加规定的权重wout进行乘积累加运算等规定的运算处理，从而生成外部输出dout。输出部13将外部输出dout与教师信号(未图示)比较，基于该比较结果，例如通过线形回归法变更附加于输出信号d2的权重wout。输出部13以最小二乘法等确定权重wout。在该过程中，信息处理装置1学习该权重wout的确定。从而，信息处理装置1可以学习与外部输入din相关的数据。
[0092]
这样，在本实施方式中，信息处理装置1的学习仅通过基于输出部13的权重wout的确定而进行。因此，在学习的过程中所消耗的电力由于在信息处理装置1的一部分(具体地，主要仅确定权重wout的输出部13)中被消耗，因此，整体上能够降低信息处理装置1的消耗电力。
[0093]
图2示意性地表示本实施方式的信息处理装置1的构成。在本实施方式中，信息处理装置1具备具有平坦的表面s的基板b，在基板b的表面s形成有信息处理装置1的至少一部分。基板b只要表面具有绝缘性或半绝缘性，就没有特别限定。基板b例如可以由在陶瓷等绝缘性基板、单晶硅(si)等半导体晶片、在铜(cu)等导电性母材的表面实施有sio2等绝缘性涂层的金属核基板等构成。基板b也可以为公知的半导体封装所具备的中继基板(中介层)(例如，中继基板由ltcc(低温共烧陶瓷：low temperature co-fired ceramics)等构成)。此时，信息处理装置1作为半导体封装而提供，例如，转换部12配置于半导体封装内部(例如，设置于中继基板的凹部(腔))，例如，输入部11和输出部13的至少一部分(具体地，后述的输入端子11a和输出端子13a)由将半导体封装的内部与外部连接以外部连接端(具体地，导线、焊锡球等)构成。
[0094]
在本实施方式中，输入部11与转换部12的导电体12a分开地，具有输入端子11a作为上述输入节点v1(参照图1)。但是，输入端子11a也可以作为转换部12的导电体12a组入转换部12(例如，参照图9和图10)。另外，也可以如后述的第四实施方式所示，将输入端子11a的一部分(例如，至少面向输入端子11a的基板b的面的相反面(上表面)的大致整个面)用绝缘体(例如，绝缘体由氧化硅(sio2)构成)覆盖。输入端子11a的配置没有特别限定，在图2中，输入端子11a以在基板b的表面s从后述的转换部12的导电体12a分离的方式配置于转换部12的一侧(在图2中为四边形的一边)。更具体地，输入端子11a以沿着转换部12的一侧的方式配置多个。但是，输入端子11a可以为一个，也可以为配置于转换部12的多侧(在图2为四边形的多个边)。输入端子11a的构成成分和层构成没有特别限定，在本实施方式中，输入端子11a由与后述的转换部12的导电体12a相同的成分(具体地为铂(pt))构成，具有与导电体12a相同的层构成。此时，可以使用将蒸镀法或溅射法等与光刻法组合进行微细加工的公知的半导体制造工艺，与导电体12a同时形成输入端子11a。但是，输入端子11a也可以由与导电体12a不同的成分构成，还可以具有与导电体12a不同的层构成。输入端子11a也可以由碳(c)等导电性的非金属材料构成。
[0095]
转换部12具备：相互分离地配置的多个导电体12a；以及以将多个导电体12a相互
连接的方式配置的介质12m。介质12m包含生成将导电体12a间电连接的导电路径cp的电解质，介质12m成为导电路径cp的生成起点。需要说明的是，导电路径cp，也可以在最接近的导电体12a间以外的导电体12a间生成。
[0096]
导电体12a作为上述转换节点v2(参照图1)发挥作用。导电体12a的配置没有特别限定，在图2中，导电体12a以在基板b的表面s被输入端子11a与后述的输出端子13a夹着的方式呈栅格状地配置。但是，导电体12a也以呈线状配置，还可以并非如栅格状和线状等那样有规律而是随机配置。另外，导电体12a可以包含输入部11的输入端子11a和输出部13的输出端子13a，也可以仅由输入端子11a和输出端子13a构成(例如，参照图9和图10)。另外，如后述的第四实施方式所示，也可以将导电体12a的一部分(例如，面向导电体12a的基板b的面的相反面(上表面)的大致整个面)用绝缘体(例如，绝缘体由氧化硅(sio2)构成)覆盖。导电体12a的构成成分没有特别限定，在本实施方式中，构成导电体12a的金属以相对于介质12m的电极电位比构成介质12m中所含的离子的金属高的方式(典型地，以离子化趋势变小的方式)进行选择。具体地，导电体12a例如由电极电位比铜(cu)或银(ag)等介质12m中的离子构成金属高的铂(pt)等贵金属构成。导电体12a也可以具有：由铂(pt)等贵金属构成的基底层；以及在基底层表面由钽(ta)、钼(mo)等电子供给能力高的金属构成的密合层。此时，由于会促进或延迟导电路径cp的溶解析出反应(氧化还原反应)，因此，能够改变后述的导电路径cp的导电度的经时变化的程度。但是，构成导电体12a的金属也可以按照相对于介质12m的电极电位比构成介质12m中所含的离子的金属低的方式进行选择。另外，导电体12a也可以由与构成介质12m中所含的离子的金属相同的金属构成，还可以由碳(c)等导电性的非金属材料、有机导电材料构成。
[0097]
介质12m包含能够形成将多个导电体12a相互电连接的导电路径cp的电解质。在此，在本说明书中“电解质”是指所含有的离子处于能够通过施加电压而移动的状态的物质。电解质也可以为分散质(胶体粒子)分散于分散剂的胶体，还可以为溶质(离子)溶解于溶剂的溶液。在胶体的情况下，分散介质可以为固体，但优选为液体。电解质优选为溶解离子的溶液，更优选为溶解离子的离子液体。另外，电解质也可以为在聚合物凝胶中包含离子对的离子凝胶。在此，在本说明书中，“离子液体”是不仅包含所谓离子液体(在常温以液体状态存在的盐)，而且还包含溶剂化离子液体和混合离子液体的概念。在此，所谓“溶剂化”是指在溶液中，溶剂分子包围溶质分子或离子的周围而形成一个分子群的状态。另外，所谓“溶剂化离子液体”是指具有这样的溶剂化的离子液体。进而，“混合离子液体”是指将多种离子液体和/或溶剂化离子液体等任意离子液体混合多种而成的离子液体。混合离子液体例如有如下优点：通过将溶剂化离子液体与具有比该溶剂化离子液体小的粘度(粘性系数)的离子液体(以下称为“低粘度离子液体”)混合，从而能够调整其粘度。
[0098]
介质12m构成为能够基于输入信号d1来控制导电路径cp的导纳。换言之，介质12m构成为能够基于输入信号d1来控制将多个导电体12a相互电连接的导电路径cp的阻抗。具体地，介质12m构成为能够通过根据输入信号d1，使导电路径cp溶解于电解质，或者使导电路径cp从电解质析出，从而控制导电路径cp的导电度(导纳/阻抗)。另外，介质12m以在没有对转换部12的外部刺激的状态下，导电路径cp的导电度经时变化的方式进行选择。具体地，介质12m以在没有输入信号d1的状态下，通过导电路径cp自然溶解于电解质、或者导电路径cp从电解质自然析出，从而导电路径cp的导电度(导纳/阻抗)经时变化的方式进行选择。以
下，作为这样的介质12m的电解质的优选的例子，例举上述的离子液体进行说明。
[0099]
离子液体本身，没有特别限定，由1-丁基-3-甲基咪唑鎓([bmim])双(三氟甲基)磺酰基酰胺([tfsa])等构成。混合离子液体，没有特别限定，由1-丁基3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基)磺酰基酰胺([bmim][tfsa])等构成。
[0100]
需要说明的是，“tfsa”也可简称为[tf2n]，在试剂目录或文献中经常记载为“双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide)”([tfsi])，在本说明书中，依照iupac法，设为[tfsa]。
[0101]
溶剂化离子液体的溶剂只要具有包围溶质分子或离子的周围这样的特性，就没有特别限定。溶剂化离子液体的溶剂例如由选自
[0102][0103]
(其中，n为亚乙基氧基的数量为1或2，m为亚甲基的数量为1～3中的任一整数，r1、r2可以分别相同也可以不同，r1表示碳原子数1～6的烷基，碳原子数2～6的烯基、碳原子数2～6的炔基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基或叔丁基二甲基甲硅烷基，r2表示碳原子数1～16的烷基、碳原子数2～6的烯基、碳原子数2～6的炔基、三甲基硅基、三乙基或叔丁基二甲基，在烷基中也可以包含醚官能团、硫醚官能团)中的至少1种溶剂等构成。溶剂化离子液体的溶剂并不限定于1种，也可以混合多种溶剂。
[0104]
溶解于离子液体的阳离子没有特别限定，在本实施方式中，由铜(cu)离子或银(ag)离子构成。但是，溶解于离子液体的阳离子没有特别限定，例如也可以由金(au)离子、钯(pd)离子、铑(rh)离子、钌(ru)离子、铂(pt)离子等贵金属离子、钴(co)离子、镍(ni)离子等金属离子以及铕(eu)离子等镧系金属离子等构成。溶解于离子液体的阳离子并不限定于1种，也可以在离子液体中溶解多种金属离子。
[0105]
溶解于离子液体的阴离子只要是溶剂化时成为液体的阴离子，就没有特别限定。溶解于离子液体的阴离子例如由双(三氟甲基磺酰基)酰胺(n(so2cf3)
2-：tfsa)，双(氟磺酰基)酰胺(n(so2f)
2-：fsa)构成。但是，阴离子并不限定于上述的阴离子，也可以由alcl
4-、bf
4-、pf
6-、sbf
6-、meso
3-、cf3so
3-、no
3-、cf3coo-、rcoo-、rso
4-、rch(nh2)coo-、so
42-、clo
4-、(hf)
2.3
f-(在此，r表示h、烷基、烷氧基)等构成。溶解于离子液体的阴离子并不限定于1种，也可以在离子液体中溶解多种阴离子。
[0106]
低粘度离子液体只要具有比溶剂化离子液体小的粘度(粘性系数)，就没有特别限定。低粘度离子液体例如由选自以下结构中的至少1种等构成。
[0107][0108]
(其中，或表示碳原子数2～6的烯基，r1在上述各化学式中，可以相同也可以不同，表示碳原子数1～6的烷基或碳原子数2～6的烯基，r2在上述各化学式中，可以相同也可以不同，表示氢原子、碳原子数1～16的烷基、碳原子数2～6的烯基或烷氧基。在烷基中也可以包含醚官能团、硫醚官能团。r3在上述各化学式中，可以相同也可以不同，表示氢原子、苯基、甲基或异丙基。r4以及r5在上述各化学式中，可以相同也可以不同，表示氢原子、苯基、甲基或异丙基。化学式(5)的n表示亚甲基数，n＝1或2。在化学式(8)中，r1与r2可以碳链进行连接，此时为三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基或七亚甲基。在化学式(9)中，r2也可以为例如甲基、乙基等烷基、二甲基氨基这样的包含杂原子的基团。离子液体的阴离子(x-)由选自alcl
4-、bf
4-、pf
6-、sbf
6-、n(so2cf3)
2-，n(so2f)
2-、n(cn)
2-、meso
3-、meso
4-、cf3so
3-、no
3-、cf3coo-、rcoo-、rso
4-、rch(nh2)coo-、so
42-、clo
4-、me2po
4-、(hf)
2.3
f-(在此，r表示h、烷基、烷氧基))中的至少1种等构成。低粘度离子液体可以由1种低粘度离子液体构成，也可以由多种低粘度离子液体构成。
[0109]
溶解于低粘度离子液体的阳离子和阴离子没有特别限定，例如，除上述阳离子和阴离子和阴离子以外，如下述例示的化学式(12)、化学式(13)，也可以包含二阳离子性的离子液体，此时，在化学式(12)表示的咪唑鎓盐的情况下，可以为r1与r3一致的对称性的盐，也可以为r1与r3不同的非对称性的盐。连接两个阳离子的-ch
2-r
2-ch
2-中的r2可以为0，即为亚乙基链。另外，也可以在r2内包含一个以上的醚氧。在化学式(14)表示的季铵盐中，r1～r9全部可以为相同的对称性化合物，也可以为几个不同的非对称性化合物，连接两个阳离子的-ch
2-r
6-ch
2-中的r6可以为0，即为亚乙基链，也可以在r6内包含一个以上的醚氧。阴离子(x)
可以由选自alcl
4-、bf
4-、pf
6-、sbf
6-、n(so2cf3)
2-，n(so2f)
2-、n(cn)
2-、meso
3-、meso
4-、cf3so
3-、no
3-、cf3coo-、rcoo-、rso
4-、rch(nh2)coo-、so
42-、clo
4-、me2po
4-、(hf)
2.3
f-(在此，r表示h、烷基、烷氧基)中的至少1种等构成。
[0110]
也可以包含：
[0111][0112]
另外，溶解于低粘度离子液体的阳离子和阴离子也可以分别包含下述例示的阳离子和阴离子中的至少一个。
[0113][0114]
溶解于低粘度离子液体的阳离子和阴离子可以分别包含1种上述离子，也可以包含多种。
[0115]
溶解于混合离子液体的阳离子没有特别限定，在本实施方式中，由铜(cu)离子或银(ag)离子构成。但是，溶解于离子液体的阳离子没有特别限定，也可以由金(au)离子、钯(pd)离子、铑(rh)离子、钌(ru)离子、铂(pt)离子等贵金属离子、钴(co)离子、镍(ni)离子等金属离子以及铕(eu)离子等镧系金属离子等构成。溶解于离子液体的阳离子并不限定于1种，也可以在离子液体中溶解多种金属离子。
[0116]
溶解于混合离子液体的阴离子没有特别限定，例如由双(三氟甲基磺酰基)酰胺(n(so2cf3)
2-：tfsa)，双(氟磺酰基)酰胺(n(so2f)
2-：fsa)构成。但是，溶解于混合离子液体的阴离子可以由与金属离子溶剂化时成为液体的阴离子种构成，也可以由alcl
4-、bf
4-、pf
6-、sbf
6-、meso
3-、cf3so
3-、no
3-、cf3coo-、rcoo-、rso
4-、rch(nh2)coo-、so
42-、clo
4-、(hf)
2.3
f-(在此，r表示h、烷基、烷氧基)等构成。溶解于混合离子液体的阴离子并不限定于1种，也可以在离子液体中溶解多种阴离子。
[0117]
导电路径cp的导电度的经时变化的程度可以根据信息处理装置1所要求的响应特性等而适当地变更。例如，导电度的经时变化的程度可以通过介质12m(具体地，离子液体的种类、离子液体中所含的离子(阳离子和阴离子)的种类、离子浓度)的选择来调整。另外，导电路径cp的导电度的经时变化的程度也可以通过导电体12a的构成成分和层构成等来调整。对导电路径cp的导电度的经时变化的调整将在下文描述。
[0118]
在通过如上变更导电路径cp的导电度的经时变化的程度而导电路径cp的导纳经时减少的情况下，例如，优选导电路径cp的导纳的80％衰减期以在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内的方式进行设定。在此，在本说明书中，“80％衰减期”是指从某物理量开始衰减时的值起直至成为80％的值为止所需的时间，“衰减的初期”是指从某物理量开始衰减的时刻起规定的时间范围内的期间。另外，在本说明书中，在由y＝g+jb(g：电导、b：电纳)表示复数导纳y时，“导纳的80％衰减期”是指从复数导纳的大小√(g2+b2)开始衰减时的值起直至成为80％的值为止所需的时间。通过这样操作，由于导电度的经时变化的速度与硅(si)系等的电子器件的处理速度的整合性良好，因此，适合与现有的电子器件联合而使用信息处理装置1。如果导电度的经时变化过快，则难以在经时变化结束之前完成电子器件的运算处理等。另外，如果导电度的经时变化过慢，则电子器件的处理中的导电度的变化难以显现。因此，导电路径cp的导纳的80％衰减期更优选在衰减的初期设定为10-6
sec～1sec的范围内，进一步优选在衰减的初期设定为10-6
sec～10-3
sec的范围内。同样地，在导电路径cp的阻抗经时减少的情况下，更优选以导电路径cp的阻抗的80％衰减期在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内的方式进行设定。在此，在本说明书中，在由z＝r+jx(r：电阻、x：电抗)表示复数阻抗z时，“阻抗的80％衰减期”是指从复数阻抗的大小√(r2+x2)开始衰减时的值起直至成为80％的值为止所需的时间。导电路径cp的阻抗的80％衰减期更优选在衰减的初期设定为10-6
sec～1sec的范围内，进一步优选在衰减的初期设定为10-6
sec～10-3
sec的范围内。
[0119]
在本实施方式中，输出部13与转换部12的导电体12a不同地，具备输出端子13a作为上述输出节点v3(参照图1)。但是，输出端子13a也可以作为转换部12的导电体12a组入转换部12(例如，参照图9和图10)。另外，也可以如后述的第四实施方式所示，将输出端子13a的一部分(例如，至少面向输出端子13a的基板b的面的相反面(上表面)的大致整个面)用绝缘体(例如，绝缘体由氧化硅(sio2)构成)覆盖。输出端子13a的配置没有特别限定，在图2
中，输出端子13a以在基板b的表面s从导电体12a分离的方式配置于转换部12的另一侧(在图2中为与输入端子11a相反侧的四边形的另一边)。更具体地，输出端子13a沿着转换部12的另一侧配置多个。输出端子13a可以为一个，也可以相对于转换部12配置于多侧(在图2中为四边形的多个边)。输出端子13a的构成成分和层构成没有特别限定，在本实施方式中，输出端子13a由与导电体12a相同的成分(具体地为铂(pt))构成，具有与导电体12a相同的层构成。此时，可以使用将蒸镀法或溅射法等与光刻法组合进行微细加工的公知的半导体制造工艺，与导电体12a同时形成输出端子13a。但是，输出端子13a也可以由与导电体12a不同的成分构成，还可以具有与转换部12的导电体12a不同的层构成。输出端子13a也可以由碳(c)等导电性的非金属材料构成。另外，输入端子11a、导电体12a和输出端子13a中的任一部分也被绝缘体覆盖时，如果任一绝缘体也由相同的成分(例如，氧化硅(sio2))构成，则可以使用公知的半导体制造工艺同时形成这些绝缘体。但是，也可以仅在输入端子11a、导电体12a和输出端子13a的任一部分覆盖绝缘体。另外，覆盖输入端子11a、导电体12a和输出端子13a的绝缘体也可以由相互不同的成分或层构成构成。
[0120]
(第一实施例)
[0121]
在如上所述的本实施方式的具体例中，本发明人等为了确认是否能够控制导电路径cp的生成和消失，制作图3a所示的样品t1。在此，作为基板b，采用在单晶硅(si)的表面形成了氧化硅(sio2)的sio2/si基板。在该基板b的表面s形成铂(pt)的薄膜作为输入部11的输入端子11a、转换部12的导电体12a、输出部13的输出端子13a，滴加转换部12的介质12m。作为导电体12a，配置6列6行的栅格状的铂(pt)图案(l/s＝2μm)，作为输入端子11a，以排列在转换部12的一边侧的方式配置列状的铂(pt)图案11a1～11a3(输入端子11a的线宽为4μm)，作为输出端子13a，以排列在与输入端子11a对置的转换部12的另一边侧的方式配置列状的铂(pt)图案13a1～13a3(输出端子13a的线宽为4μm。输入端子11a与输出端子13a之间的间隔为26μm)。作为介质12m，选择以成为cu(ii)(tfsa)2：三甘醇二甲醚(g3)＝1：1的方式制备的溶剂化离子液体。对这样的样品t1以在输出端子13a2施加+5v的电压，对输出端子13a1、13a3不施加电压(浮动)的状态(例如，与“010”的输入信号d1对应)对输入端子11a2施加0v(gnd)，对输入端子11a1、11a3没有施加电压(浮动)，结果如图3b所示，在导电体12a之间观察到导电路径cp的生成(在输入端子11a1～11a3与导电体12a之间以及导电体12a与输出端子13a1～13a3之间也同样)。然后，以对输出端子13a2施加-5v的电压，对输出端子13a1、13a3不施加电压(浮动)的状态，对输入端子11a2施加0v(gnd)，对输入端子11a1、11a3没有施加电压(浮动)，结果图3c所示，在导电体12a之间观察到导电路径cp的消失(在输入端子11a1～11a3与导电体12a之间以及导电体12a与输出端子13a1～13a3之间也同样)。这样，确认了能够以与输入信号d1对应地生成导电路径cp，且以所生成的导电路径cp的消失的方式控制样品t1中的转换部12。需要说明的是，本发明人等使用与上述的介质12m的构成成分相同成分的介质以及与上述导电体12a的构成成分相同成分的导电体确认了如果所生成的导电路径在不施加电压的状态下放置，则会完全消失。
[0122]
(第二实施例)
[0123]
本发明人等为了确认导电路径cp的导电度(导纳/阻抗)是否经时变化，在由sio2/si基板构成的基板b的表面s通过溅射法形成由cu的薄膜构成的导电路径cp，滴加由使cu(ii)(tfsa)2以0.4mol/l的浓度溶解于[bmim][tfsa]而得的离子液体构成的介质12m，制作
样品t2。然后，将样品t2在大气中放置60分钟，确认导电路径cp的经时变化(参照图4a)。如图4a所示，导电路径cp通过60分钟的放置而溶解在介质12m中，可知厚度从约40nm(参照虚线)减少到10nm以下(参照实线)。另外，本发明人等在sio2/si基板构成的基板b的表面s通过溅射法形成由cu的薄膜构成的导电路径cp，滴加由使ag(tfsa)以0.4mol/l的浓度溶解于[bmim][tfsa]而得的离子液体构成的介质12m，制作样品t3。然后，将样品t3在大气中放置60分钟，确认导电路径cp的经时变化(参照图4b)。如图4b所示，可知导电路径cp通过60分钟的放置而从介质12m析出，厚度从约40nm(参照虚线)增加到70nm以上(参照实线)。这样，确认了导电路径cp的厚度会经时变化。通过该导电路径cp的厚度的变化，可预测导电路径cp的导电度(导纳/阻抗)也会发生变化。
[0124]
(第三实施例)
[0125]
本发明人等为了确认导电路径cp的导电度(导纳/阻抗)的经时变化的程度是否能够调整，在平板上的铜(cu)电极与铂(pt)电极之间夹入使通过电解法制备的cu(i)(tfsa)溶解于[bmim][tfsa]而得的离子液体，制作样品t4(参照图5a)，以及在平板上的铜(cu)电极与铂(pt)电极之间夹入使cu(ii)(tfsa)2以0.4mol/l的浓度溶解于[bmim][tfsa]而得的离子液体，制作样品t5(参照图5b)。在样品t4中，作为用于生成导电路径cp的设置电压，对电极间施加1m秒的+0.6v的电压，对于用于测定导电路径cp的导电度的读取信号(在此为读取电压)，对电极间施加100m秒的-100mv的电压。在样品t5中，作为设置电压，对电极间施加50μ秒的+1.3v的电压，对于读取信号，对电极间施加100msec的-20mv的电压。如图5a和图5b所示，相对于样品t4中电流的80％衰减期为约0.1秒(设置电压施加后～约0.1sec)，样品t5中电流的80％衰减期为约2sec(设置电压施加后～约2sec)。这样，确认了能够通过介质12m的离子(在此为阳离子)的种类来调整导电路径cp的导电度的经时变化的程度。
[0126]
[本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法]
[0127]
接着，参照所附附图对如上所述的信息处理装置1的控制方法进行说明。需要说明的是，以下的所示实施方式仅为一个例子，本公开的信息处理装置的控制方法并不限定于以下的实施方式。
[0128]
图6a是表示本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法的一个例子。在本实施方式中，通过以基于输入信号d1使导电路径cp的导纳增加，在没有输入信号d1的状态下使导电路径cp的导纳经时减少的方式选择介质12m来控制导电路径cp的导纳。具体地，本实施方式的信息处理装置的控制方法包含：选择导电体12a(参照图2)的步骤(参照图6a的步骤s11)；选择介质12m(参照图2)的步骤(参照图6a的步骤s12)；使导电路径cp(参照图2)的导纳增加的步骤(参照图6a的步骤s13)；以及使导电路径cp的导纳减少的步骤(参照图6a的步骤s14)。通过进行这些步骤s11～s14来控制介质12m中的导电路径cp的导纳(换言之为阻抗)。需要说明的是，在本实施方式中，通过与使导电路径cp的导纳减少的步骤s14并行地生成与导电路径cp的导纳的减少对应的输出信号d2的步骤(参照图6a的步骤s15)，得到经时变化的输出信号d2。以下，参照图2和图6a对本实施方式的信息处理装置的控制方法进行说明。
[0129]
(选择导电体的步骤s11)
[0130]
在步骤s11中，具体地，选择导电体12a的构成成分等。导电体12a的构成成分没有特别限定，在本实施方式中，以利用相对于介质12m的电极电位比构成溶解于步骤s123中选6sec～10 ‑3sec的范围内。通过这样操作，相对于导电度的经时变化，与硅(si)系等电子设置的处理速度的整合性良好，因此，适合与现有的电子器件联合而使用信息处理装置1。导电路径cp的导纳的减少的程度如上所述，除介质12m(具体地，离子液体的种类、以及溶解于离子液体的离子的种类和浓度)以外，也可以通过导电体12a的构成成分等来调整。
[0137]
(生成输出信号的步骤s15)
[0138]
在步骤s15中，具体地，为了读取转换部12的导电度(导纳/阻抗)，通过对转换部12施加规定的读取信号(在本实施方式为读取电压)，以与导电路径cp的导电度的经时变化对应地经时变化的电流的形式生成输出信号d2。读取信号只要能够读取导电路径cp的导电度就没有特别限定，可以为一定强度的连续信号，也可以为脉冲信号，相对于输入信号d1，可以为同极性的信号，也可以为反极性的信号。在本实施方式中，读取信号为由绝对值与输入信号d1相比非常小的脉冲电压(具体地，与输入信号相比，绝对值小1～3位数)构成的脉冲信号。因此，导电路径cp即便通过读取信号的施加，导电度也几乎不会变化。另外，在本实施方式中，读取信号相对于输入信号d1为反极性的信号。因此，通过与步骤s13中生成且与步骤s15并行地进行的步骤s14中消失的导电路径cp相反的方式不生成导电路径cp反而导电路径cp消失，从而导电路径cp的导电度在步骤s15持续经时变化。需要说明的是，在步骤s15中，通过相对于输入信号d1使读取信号的绝对值较大，从而可以积极地进行导电路径cp的生成或消失。在读取信号与输入信号d1为同极性的情况下，通过读取信号的施加而生成导电路径cp，因此，步骤s14中的导电路径cp的消失得到抑制，导电路径cp的经时变化的程度变小。在读取信号与输入信号d1为反极性的情况下，通过读取信号的施加而导电路径cp消失，因此，步骤s14中的导电路径cp的消失得到抑制，导电路径cp的经时变化的程度变大。这样，不仅通过步骤s12中的介质12m的选择，而且通过步骤s15的读取信号的调整，均能调整导电路径cp的导电度的经时变化的程度。
[0139]
[本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法的第一变形例]
[0140]
在图6a所示控制方法中，以基于输入信号d1使导电路径cp的导纳增加，在没有输入信号d1的状态下，使导电路径cp的导纳经时减少的方式选择介质12m，从而控制导电路径cp的导纳。即，以在生成导电路径cp后使导电路径cp消失的方式控制信息处理装置1。但是，在使导电路径cp消失后，也可以以生成导电路径cp的方式控制信息处理装置1。此时，以基于输入信号d1使导电路径cp的阻抗增加，在没有输入信号d1的状态下使导电路径cp的阻抗经时减少的方式选择介质12m，从而控制导电路径cp的阻抗。具体地，在本变形例中，如图6b所示，信息处理装置1的控制方法包含：选择导电体12a的步骤(参照图6b的步骤s21)；选择介质12m的步骤(参照图6b的步骤s22)；使导电路径cp的阻抗增加的步骤(参照图6b的步骤s23)；以及使导电路径cp的阻抗减少的步骤(参照图6b的步骤s24)。在本变形例中，通过与使导电路径cp的阻抗减少的步骤s24并行地进行生成与导电路径cp的阻抗的减少对应的输出信号d2的步骤(参照图6b的步骤s25)，得到经时转换的输出信号d2。
[0141]
在本变形例中，在步骤s22中，以导电路径cp的阻抗经时减少(换言之，以导电路径cp的导纳经时增加的方式)的方式，且以构成介质12m中所含的离子的金属的相对于介质12m的电极电位比构成导电体12a的金属高(典型地，以离子化趋势变小的方式)进行选择。例如，作为构成介质12m中所含的离子的金属，在步骤s22中，选择银(ag)，在步骤s21中，作为构成导电体12a的金属，选择相对于介质12m的电极电位比银(ag)低的铜(cu)。需要说明
的是，导电路径cp的阻抗的减少的程度与上述实施方式同样地，除离子液体中所含的阳离子的种类以外，还可以通过离子液体的种类、离子液体中所含的阴离子的种类、离子浓度等来调整。
[0142]
在本变形例中，在步骤s23中，将输入部11中生成的输入信号d1输入到转换部12。此时，通过使与输入信号d1对应地析出的导电路径cp溶解于介质12m，使导电路径cp消失，从而使导电路径cp的阻抗增加。在进行步骤s23之前，不存在导电路径cp的情况下，例如，为了生成导电路径cp，通过对转换部12施加与输入信号d1反极性的设置电压，从而在生成导电路径cp后，与输入信号d1对应地使导电路径cp消失。
[0143]
在本变形例中，在步骤s24中，通过使导电路径cp从介质12m析出，生成导电路径cp。在本变形例中，在步骤s24中，即便在没有输入信号d1的状态下，也以导电路径cp从介质12m析出的方式在步骤s22中选择介质12m。换言之，在本变形例中，即便在对转换部12没有任何外部刺激的状态下，导电路径cp也会自然从介质12m析出。通过重复这样的步骤s23和步骤s24，能够使导电路径cp可逆地消失。在此，在步骤s24中，如上所述，在没有输入信号d1的状态下，导电路径cp的阻抗的80％衰减期优选在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内，更优选在衰减的初期成为10-6
sec～1sec的范围内，进一步优选在衰减的初期成为10-6
sec～10 ‑3sec的范围内。通过这样操作，相对于导电度的经时变化，与硅(si)系等电子器件的处理速度的整合性良好，因此，适合与现有的电子器件联合而使用信息处理装置1。导电路径cp的阻抗的减少的程度如上所述，除介质12m(具体地，离子液体的种类以及溶解于离子液体的离子的种类和浓度)以外，还可以通过导电体12a的构成成分等来调整。
[0144]
在本变形例中，在步骤s25中，为了读取转换部12的导电度(导纳/阻抗)，通过对转换部12施加规定的读取信号(在本实施方式为读取电压)，以与导电路径cp的导电度的经时变化对应地经时变化的电流的形式生成输出信号d2。读取信号只要能够读取导电路径cp的导电度，就没有特别限定，可以为一定强度的连续信号，也可以为脉冲信号，相对于输入信号d1，可以为同极性的信号，也可以为反极性的信号。在本变形例中，读取信号为由与输入信号d1相比绝对值非常小的脉冲电压(具体地，与输入信号相比，绝对值小1～3位数)构成的脉冲信号。因此，导电路径cp即便通过读取信号的施加，导电度也几乎没有变化。另外，在本变形例中，读取信号相对于输入信号d1为反极性的信号。因此，以与步骤s23中消失且与步骤s25并行地进行的步骤s24中生成的导电路径cp相反的方式导电路径cp不消失反而生成，从而导电路径cp的导电度在步骤s25中持续经时变化。需要说明的是，在步骤s25中，通过相对于输入信号d1使读取信号的绝对值较大，从而可以积极地进行导电路径cp积极地生成或消失。在读取信号与输入信号d1为同极性的情况下，由于通过读取信号的施加而导电路径cp消失，因此，步骤s24中的导电路径cp的生成得到抑制，导电路径cp的经时变化的程度变小。另外，在读取信号与输入信号d1为反极性的情况下，通过读取信号的施加而生成导电路径cp，因此，步骤s24中的导电路径cp的生成得到促进，导电路径cp的经时变化的程度变大。这样，不仅通过步骤s22中的介质12m的选择，而且通过步骤s25的读取信号的调整，均能够调整导电路径cp的导电度的经时变化的程度。
[0145]
[本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法的第二变形例]
[0146]
在图6a所示控制方法中，基于输入信号d1使导电路径cp的导纳增加，在没有输入信号d1的状态下，导电路径cp的导纳经时地减少时，通过读取信号来读取导电路径cp的导
电度(导纳/阻抗)，从而生成输出信号d2。换言之，在图6a所示控制方法中，从输入信号d1的输入起具有时间间隔地将输出信号d2输出(参照图17a)。但是，也可以根据基于输入信号d1的导电路径cp的导纳的增加而生成输出信号d2。换言之，在本变形例的控制方法中，可以与输入信号d1的输入同时地将输出信号d2输出(参照图17b)。具体地，在本变形例中，如图6c所示，信息处理装置1的控制方法包含：选择导电体12a的步骤(参照图6c的步骤s31)；选择介质12m的步骤(参照图6c的步骤s32)；使导电路径cp的导纳增加的步骤(参照图6c的步骤s33)；以及使导电路径cp的导纳减少的步骤(参照图6c的步骤s35)，与使导电路径cp的导纳增加的步骤s33并行地进行生成输出信号d2的步骤(参照图6c的步骤s34)，得到经时转换的输出信号d2。此时，输出信号d2在步骤s33中通过向转换部12输入输入信号d1(具体地为电压信号)而生成的输出(具体地为电流信号)直接成为输出信号d2。
[0147]
[本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法的第三变形例]
[0148]
在图6b所示的控制方法中，基于输入信号d1使导电路径cp的阻抗增加，在没有输入信号d1的状态下，导电路径cp的阻抗经时地减少时，通过读取信号来读取导电路径cp的导电度(导纳/阻抗)，从而生成输出信号d2。换言之，在图6a和图6b所示的控制方法中，从输入信号d1的输入起具有时间间隔地将输出信号d2输出(参照图17a)。但是，也可以根据基于输入信号d1的导电路径cp的阻抗的变化而生成输出信号d2。换言之，在本变形例的控制方法中，与输入信号d1的输入同时地将输出信号d2输出(参照图17b)。具体地，在本变形例中，如图6d所示，信息处理装置1的控制方法包含：选择导电体12a的步骤(参照图6d的步骤s41)；选择介质12m的步骤(参照图6d的步骤s42)；使导电路径cp的阻抗增加的步骤(参照图6d的步骤s43)；以及使导电路径cp的阻抗减少的步骤(参照图6d的步骤s45)，与使导电路径cp的阻抗增加的步骤s43并行地进行生成输出信号d2的步骤(参照图6d的步骤s44)，得到经时转换的输出信号d2。此时，输出信号d2在步骤s43中通过向转换部12输入输入信号d1(具体地为电压信号)而生成的输出(具体地为电流信号)直接成为输出信号d2。
[0149]
[本公开的第一实施方式的信息处理装置的控制方法的其他变形例]
[0150]
在图6a和图6c中，根据没有输入信号d1的状态下的导电路径cp的导纳的变化或基于输入信号d1的导电路径cp的导纳的变化中的任一者而生成输出信号d2。但是，也可以在根据没有输入信号d1的状态下的导电路径cp的导纳的变化而得到输出信号d2后，根据基于输入信号d1的导电路径cp的导纳的变化而得到输出信号d2(即，在图6a中，可以与步骤s13并行地追加“生成输出信号d2的步骤”，在图6c中，可以与步骤s35并行地追加“生成输出信号d2的步骤”)。另外，在图6b和图6d中，根据没有输入信号d1的状态下的导电路径cp的阻抗的变化或基于输入信号d1的导电路径cp的阻抗的变化中的任一者而生成输出信号d2。但是，也可以根据没有输入信号d1的状态下的导电路径cp的阻抗的变化而得到输出信号d2后，根据基于输入信号d1的导电路径cp的阻抗的变化而得到输出信号d2(即，在图6b中，可以与步骤s23并行地追加“生成输出信号d2的步骤”，在图6d中，可以与步骤s45并行地追加“生成输出信号d2的步骤”)。
[0151]
作为输出信号d2，可以同时得到通过输入信号d1的输入而生成的输出以及通过读取信号的施加而生成的输出这两者。即，一边输入对转换部12的输入信号d1一边对转换部12施加读取信号，从而可以得到输出信号d2。在分别存在多个输入端子11a和输出端子13a的情况下，例如，从多个输入端子11a输入输入信号d1，从多个输出端子13a中的一个输出端
子13a输出一个输出信号d2，学习规定的时间间隔下的一个输出信号d2的变化。但是，也可以从多个输入端子11a输入输入信号d1，从多个输出端子13a输出多个输出信号d2，学习多个输出信号d2的差异。
[0152]
根据如上构成的本实施方式的信息处理装置1和信息处理装置1的控制方法，着眼于形成在离子液体等电解质中的导电路径cp的导电度的经时变化，能够利用导电路径cp作为对神经形态装置和储备池计算装置等信息处理装置1而言具有前景的核心技术。例如，在作为神经形态装置、储备池计算装置提出的利用了隧穿磁阻效应的信息处理装置等中，转换层(储备池)的变化的程度比本实施方式的信息处理装置快，与现有的电子器件的处理速度的整合性不好。与此相对，在本实施方式的信息处理装置1中，能够在与现有的电子器件的处理速度的整合性良好的范围内(导电路径cp的导纳/阻抗的80％衰减期优选在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内，更优选在衰减的初期成为10-6
sec～1sec的范围内，进一步优选在衰减的初期成为10-6
sec～10 ‑3sec的范围内)使导电路径cp的导电度(导纳/阻抗)经时变化。因此，根据本实施方式，能够得到适合与现有的电子器件联合而使用的信息处理装置1。
[0153]
在本实施方式中，可以通过选择离子液体的种类、溶解于离子液体的离子的种类和浓度和导电体的构成成分等来调整导电路径cp的导电度的经时变化的程度。从而，能够从多个选项选择导电度的经时变化的调整，并且能够在大范围调整导电度的经时变化的程度。另外，在本实施方式中，离子液体中的离子浓度本身会经时变化，输出信号d2反映了有助于氧化的氧化种和其浓度以及有助于还原的还原种和其浓度。换言之，转换部12所具备的离子液体本身包含履历信息，输出信号反映了该履历信息。从而，与需要履历信息的存储、运算等一般的神经网络装置这样的信息处理装置相比，能够以更简单的结构进行信息处理。
[0154]
在本实施方式中，使用具有平坦的表面s的基板b在基板b的表面s形成具有2维且单纯的结构的转换部12，因此，转换部12的制作容易。
[0155]
[本公开的第二实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法]
[0156]
接着，参照所附附图对本公开的第二实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法进行说明。对于在第一实施方式的各构成所说明的点，也可以同样地应用于第二实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法。在以下的说明中，省略第一实施方式中已说明的点，以不同点为中心进行说明。
[0157]
图7是示意性地表示本公开的第二实施方式的信息处理装置2。如图7所示，本实施方式的信息处理装置2具备：具有凹部r的基材m，信息处理装置2的至少一部分形成于凹部r的内部空间。凹部r的形状没有特别限定，在本实施方式中，凹部r以四棱柱形状凹陷。但是，凹部r也可以以圆筒形状等其他形状凹陷。基材m只要凹部r的内面具有绝缘性或半绝缘性，就没有特别限定。例如，基材m可以在陶瓷等绝缘性基板、单晶硅(si)等半导体晶片、在铜(cu)等导电性母材的表面实施有sio2等绝缘性涂层的金属核基板构成。
[0158]
如图7所示，本实施方式的信息处理装置2也与第一实施方式同样地，与图1对应地具有：输入部21、转换部22和输出部23，能够发挥图1的概念图所示的上述功能。
[0159]
在本实施方式中，输入部21也与第一实施方式同样地，如图7所示，具有与输入节点v1(参照图1)对应的输入端子21a。在本实施方式中，输入端子21a以从后述的转换部22的
导电体22a分离的方式配置于凹部r的一侧壁。更具体地，输入端子21a在凹部r的一侧壁以栅格状配置多个。但是，输入端子21a可以为一个，也可以配置于多个侧壁。输入端子21a的构成成分和层构成由于与第一实施方式同样，因此，在此省略说明。
[0160]
在本实施方式中，如图7所示，转换部22可以设置于在凹部r的内部。在本实施方式中，转换部22与第一实施方式同样地具备：相互分离地配置且与转换节点v2(图1)对应的多个导电体22a；以及以将多个导电体22a相互连接的方式配置的介质22m。在本实施方式中，转换部22具备从凹部r的底部向凹部r的开口方向r1延伸的柱状体22p，柱状体22p具有交替配置有导电体22a和绝缘体22b的结构。这样，导电体22a在开口方向r1夹着绝缘体22b相互分离地配置于柱状体22p。柱状体22p的数量可以为一个，也可以为多个，在多个的情况下，柱状体22p的配置如图7所示，可以随机配置于凹部r的内部，也可以如栅格状或线状等有规律地配置。柱状体22p中的导电体22a与绝缘体22b的重复次数可以为1次，也可以为多次，在多次的情况下，柱状体22p中的导电体22a的间隔和绝缘体22b的间隔可以为等间隔，也可以为不同的间隔。在导电体22a的间隔和绝缘体22b的间隔为等间隔的情况下，通过由用于半导体制造工艺的公知的材料构成这些构成成分，此时，可以使用将cvd(chemical vapor deposition：化学气相沉积)法、蒸镀法或溅射法等与光刻法组合进行微细加工的公知的半导体制造工艺而容易地制作转换部22。
[0161]
导电体22a的构成成分和层构成由于与第一实施方式同样，因此，在此省略说明。需要说明的是，导电体22a与第一实施方式中的导电体12a同样地可以由与构成介质22m中所含的离子的金属相同的金属构成，也可以由碳(c)等导电性的非金属材料、有机导电材料构成。绝缘体22b可以由氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、氧氮化硅(si
x+yo2xn4/3y
(x＞0，y＞0))等公知的材料构成，可以由它们的单层构成，也可以通过向开口方向r1层叠而由它们的多层构成。
[0162]
在本实施方式中，也如图7所示，介质22m构成为能够基于输入信号d1(参照图1)来控制将多个导电体22a相互电连接的导电路径cp的导电度(导纳/阻抗)。在本实施方式中，介质22m填充在在凹部r的内部。介质22m的构成成分由于与第一实施方式同样，因此，在此省略说明。
[0163]
在本实施方式中，也如图7所示，输出部23具有与输出节点v3(参照图1)对应的输出端子23a。在本实施方式中，输出端子23a以从导电体22a分离的方式配置于凹部r的另一侧壁(与输入端子21a相反的一侧的侧壁)。更具体地，输出端子23a以栅格状在凹部r的另一侧壁配置多个。但是，输出端子23a可以为一个，也可以配置于多个侧壁。输出端子23a的构成成分和层构成由于与第一实施方式同样，因此，在此省略说明。
[0164]
这样构成的本实施方式的信息处理装置2的控制方法由于与第一实施方式的信息处理装置1的控制方法同样，因此，在此省略说明。
[0165]
根据本实施方式的信息处理装置2和信息处理装置2的控制方法，与第一实施方式同样地，能够利用导电度经时变化的导电路径cp对作为神经形态装置、储备池计算装置等信息处理装置2而言具有前景的核心技术。另外，在本实施方式中，由于能够在凹部r的内部三维地形成转换部22，因此，能够高密度地配置多个导电体22a。因此，能够实现信息处理装置2的小型化。
[0166]
[本公开的第三实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法]
[0167]
接着，参照所附附图对本公开的第三实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法进行说明。关于上述实施方式的各构成中所说明的点，也能够同样地适用于第三实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法。在以下的说明中，省略在上述的实施方式中已说明的点，以不同点为中心进行说明。
[0168]
图8是示意性地表示本公开的第三实施方式的信息处理装置3。如图8所示，本实施方式的信息处理装置3具备具有相互连接的多个空孔vc的多孔质体pb，信息处理装置2的至少一部分形成于多孔质体pb。多孔质体pb的构成成分只要具有绝缘性或半绝缘性，就没有特别限定。多孔质体pb例如可以由添加有氟(f)的氧化硅(f-sio2)、添加有碳(c)的氧化硅(c-sio2)等公知的low-k材料等构成。多孔质体pb的形状没有特别限定，在本实施方式中，多孔质体pb具有长方体形状。但是，多孔质体pb也可以具有圆筒形状等其他形状。
[0169]
如图8所示，本实施方式的信息处理装置3也与图1对应地具有：输入部31、转换部32以及输出部33，能够发挥图1的概念图所示的上述功能。
[0170]
在本实施方式中，也如图8所示，输入部31具有与输入节点v1(参照图1)对应的输入端子31a。在本实施方式中，输入端子31a以从后述的转换部22的导电体22a分离的方式配置于多孔质体pb的一侧壁。更具体地，输入端子31a以栅格状在多孔质体pb的一侧壁配置多个。但是，输入端子31a可以为一个，也可以配置于多个侧壁。输入端子31a的构成成分和层构成，与第一实施方式同样，因此，在此省略说明。
[0171]
在本实施方式中，如图8所示，转换部32设置于多孔质体pb。在本实施方式中，转换部32与第一实施方式同样地具备：相互分离地配置且与转换节点v2(图1)对应的多个导电体32a；以及以将多个导电体32a相互连接的方式配置的介质32m。在本实施方式中，导电体32a为粒子状，分散在介质32m中。此时，通过以填充空孔vc的方式使介质32m渗透于多孔质体pb，从而导电体32a以相互分离的方式分散配置在多孔质体pb内。导电体32a的构成成分和层构成由于与第一实施方式同样，因此，在此省略说明。需要说明的是，导电体32a可以与第一实施方式中的导电体12a同样地由与介质32m中所含的离子的金属相同的金属构成，也可以由碳(c)等导电性的非金属材料、有机导电材料构成。
[0172]
在本实施方式中，也如图8所示，介质32m构成为能够基于输入信号d1来控制将多个导电体32a相互电连接的导电路径cp的导电度(导纳/阻抗)。在本实施方式中，如上所述，介质32m填充于多孔质体pb的空孔vc。介质32m的构成成分由于与第一实施方式同样，因此，在此省略说明。
[0173]
在本实施方式中，也如图8所示，输出部33具有与输出节点v3(图1)对应的输出端子33a。在本实施方式中，输出端子33a以从导电体32a分离的方式配置于多孔质体pb的另一侧壁(输入端子31a的相反的一侧的侧壁)。更具体地，输出端子33a以栅格状在多孔质体pb的另一侧壁配置多个。但是，输出端子33a可以为一个，也可以配置于多个侧壁。输出端子33a的构成成分和层构成由于与第一实施方式同样，因此，在此省略说明。
[0174]
这样构成的本实施方式的信息处理装置3的控制方法由于与第一实施方式的信息处理装置1的控制方法同样，因此，在此省略说明。
[0175]
根据本实施方式的信息处理装置3和信息处理装置3的控制方法，与上述实施方式同样地，能够利用导电度经时变化的导电路径cp作为对神经形态装置、储备池计算装置等信息处理装置3而言具有前景核心技术。另外，在本实施方式中，与第二实施方式同样地，由
于能够在多孔质体pb内三维地形成转换部32，因此，能够高密度地配置多个导电体32a。因此，能够实现信息处理装置3的小型化。进而，在本实施方式中，通过以填充多孔质体pb的空孔vc的方式使介质32m渗透，能够在不需要特别控制的情况下分散配置多个导电体32a，因此，能够更简单地制作转换部32。
[0176]
[本公开的第四实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法]
[0177]
接着，参照所附附图对本公开的第四实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法进行说明。对于第一实施方式的各构成中所说明的点，也能够同样地适用于第四实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法。在以下的说明中，省略在第一实施方式中已说明的点，以不同点为中心进行说明。
[0178]
图9和图10是示意性地表示本公开的第四实施方式的信息处理装置4。在本实施方式中，在导电体42a(在图9和图10中，导电体42a由输入端子41a和输出端子43a构成)与介质42m(参照图10)之间的一部分介设有绝缘体42b。需要说明的是，在图9和图10的例子中，转换部42将输入部41的输入端子41a和输出部43的输出端子43a作为导电体42a组入，但也可以与输入端子41a和输出端子43a分开地，如图2等所示，具有导电体42a(参照图22)。与输入端子41a和输出端子43a另行设置的导电体42a的配置只要在后述的隔壁wp内，就没有特别限定。在本实施方式中，信息处理装置4与第一实施方式同样地，具备具有平坦的表面s的基板b，在基板b的表面s形成有输入部41、转换部42和输出部43。在本实施方式中，转换部42进一步具备在内部收纳介质42m的隔壁wp(参照图10)。
[0179]
绝缘体42b是为了在输入端子41a和输出端子43a的期望的部分产生输入端子41a与介质42m之间以及输出端子43a与介质42m之间的溶解析出反应(氧化还原反应)而设置的。即，在输入端子41a与介质42m之间以及在输出端子43a与介质42m之间，在介设有绝缘体42b的部分中，输入端子41a和输出端子43a由于没有与介质42m分别接触，因此，溶解析出反应(氧化还原反应)得到抑制，在没有介设绝缘体42b而输入端子41a和输出端子43a与介质42m分别接触的部分中进行溶解析出反应(氧化还原反应)。从而，在转换部42中，由于导电路径(在图9和图10中未图示)形成于期望的部分，因此，转换部42的控制性，进而信息处理装置4的控制性提高。在本实施方式中，在输入端子41a和输出端子43a相互接近的部分之间，以导电路径以最短路径示意形成的方式将绝缘体42b设置成输入端子41a和输出端子43a的相互对置的前端部41at、43at露出。更具体地，以抑制导电路径在与基板b的表面s垂直的方向形成的方式在输入端子41a和输出端子43a的面向基板b的面的相反面(表面)的大致整个面设置第一绝缘体42b1，在第一绝缘体42b1的表面和基板b的表面s，以输入端子41a和输出端子43a附近的规定区域ab露出的方式设置第二绝缘体42b2。但是，绝缘体42b的配置可以根据期望的导电路径的形成途径、绝缘体42b的形成工艺等而适当地变更。
[0180]
绝缘体42b(第一绝缘体42b1、第二绝缘体42b2)的构成材料只要能够确保绝缘性，且能够抑制输入端子41a和输出端子43a与介质42m之间的溶解析出反应，就没有特别限定。例如，绝缘体42b(第一绝缘体42b1、第二绝缘体42b2)可以由氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、氧氮化硅(si
x+yo2xn4/3y
(x＞0，y＞0))等具有绝缘性的公知的材料构成。
[0181]
隔壁wp设置于基板b的表面s(更具体地为绝缘体42b(第二绝缘体42b2)表面)，划定配置介质42m的区域am(参照图10。以下称为“介质配置区域”)。在隔壁wp的内部，例如通过滴加而收纳介质42m。隔壁wp的形状只要是介质42m不会移动到外部的封闭空间，就没有
特别限定。隔壁wp例如可形成为四角框状，但也可以为形成封闭空间的其他形状。在本实施方式中，隔壁wp的构成材料为光致抗蚀剂(可以为正型，也可以为负型)。但是，隔壁wp也可以由氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、氧氮化硅(si
x+yo2xn4/3y
(x＞0，y＞0))等其他公知的材料构成。隔壁wp的形成方法没有特别限定，可根据隔壁wp的材料而适当地变更。例如，在隔壁wp的构成材料为光致抗蚀剂的情况下，可以通过基于旋涂法的液状光致抗蚀剂的涂布以及基于光刻法的液状光致抗蚀剂的固化或溶解而将隔壁wp形成为期望的形状。另外，在隔壁wp为氧化硅(sio2)的情况下，可以通过基于cvd(chemical vapor deposition)法的氧化硅(sio2)等的成膜以及基于光刻法的氧化硅(sio2)的蚀刻而将隔壁wp形成为期望的形状。
[0182]
输入端子41a、输出端子43a和基板b的构成成分和层构成由于与第一实施方式同样，因此，在此省略说明。
[0183]
需要说明的是，在图10中，由隔壁wp划定了介质配置区域am，但也可以如下划定介质配置区域am。图11～图13是表示本实施方式的变形例的信息处理装置。在图11所示的第一变形例中，在基板b的表面s依次形成第一绝缘体42b1、输入端子41a和输出端子43a、第二绝缘体42b2，在与基板b的表面s垂直的方向设置有从第二绝缘体42b2的表面到第一绝缘体42b1的凹部ra。在第一变形例中，可以通过凹部ra来划定介质配置区域am。在第一变形例中，由于在输入端子41a和输出端子43a与基板b之间介设有第一绝缘体42b1，因此，基板b可以为绝缘性，也可以为导电性。在图12所示的第二变形例中，在基板b的表面s依次形成输入端子41a和输出端子43a、绝缘体42b，在与基板b的表面s垂直的方向设置有从绝缘体42b的表面到基板b的凹部rb。在第二变形例中，也可以通过凹部rb来划定介质配置区域am。在第二变形例中，由于基板b与输入端子41a和输出端子43a相接，因此，至少基板b的表面s为绝缘性。在图13所示的第三变形例中，在基板b的表面s的一部分依次形成输入端子41a和输出端子43a、绝缘体42b，在绝缘体42b的表面和基板b的表面s，即包含输入端子41a和输出端子43a的前端部41at、43at的规定的区域设置有介质42m。介质42m通过由覆盖体42c覆盖，用基板b的表面s密封。在第三变形例中，可以通过覆盖体42c来划定介质配置区域am。需要说明的是，覆盖体42c为了防止输入端子41a和输出端子43a的短路，只要是绝缘性，就没有特别限定，但优选由成型性优异的材料构成。作为这样的材料，例如可举出绝缘性的凝胶材料(例如，聚二甲基硅氧烷(poly(dimethylsiloxane)：pdms))、树脂(例如，有机硅树脂等热固化性树脂)。在第三变形例中，基板b由于与输入端子41a和输出端子43a相接，因此，至少基板b的表面s为绝缘性。
[0184]
需要说明的是，在本实施方式中，输入端子41a和输出端子43a也可以未必形成在同一平面内。另外，在本实施方式中，转换部42例如也可以为输入端子41a和输出端子43a的形状在平面视图中为非对称等的非对称结构。
[0185]
这样构成的本实施方式的信息处理装置4的控制方法由于与第一实施方式的信息处理装置1的控制方法同样，因此，在此省略说明。
[0186]
根据本实施方式的信息处理装置4和信息处理装置4的控制方法，由于与上述实施方式同样地，能够利用导电度经时变化的导电路径cp作为对神经形态装置、储备池计算装置等信息处理装置而言具有前景的核心技术。进而，在本实施方式中，在导电体42a(在图9和图10中为输入端子41a和输出端子43a)与介质42m之间的一部分介设有绝缘体42b，因此，能够仅在导电体42a与介质42m之间的期望的部分产生溶解析出反应(氧化还原反应)。从
而，信息处理装置4的控制性提高。
[0187]
(第四实施例)
[0188]
本发明人等为了确认第四实施方式的信息处理装置4的导电路径的形成，制作图9和图10所示的结构的信息处理装置4。将所制作的信息处理装置4的基于光学显微镜的照片示于图14a。在此，在本实施例的信息处理装置4，基板b(参照图9和图10。在图14a中无法视认)由单晶硅构成，输入端子41a和输出端子43a空出2μm的间隔，由铂(pt)构成，第一绝缘体42b1和第二绝缘体42b2由氧化硅(sio2)构成，隔壁wp由光致抗蚀剂构成，介质42m由使cu(ii)(tfsa)2以1：1的比例溶解于对三甘醇二甲醚(g3)而得的离子液体(以下，称为“cu(ii)-g3”)构成。在该信息处理装置4的输入端子41a与输出端子43a之间，作为输入信号，在输入端子41a与输出端子43a之间交替输入正负电压。将输入信号后的基于光学显微镜的照片示于图14b。如图14b所示，在被第一绝缘体42b1和第二绝缘体42b2覆盖的输入端子41a和输出端子43a的部分(在图14b中，输入端子41a和输出端子43a的前端部41at、43at的上表面)没有析出金属(导电路径cp)，仅从第一绝缘体42b1和第二绝缘体42b2露出的输入端子41a和输出端子43a的部分(在图14b中，输入端子41a和输出端子43a的前端部41at、43at的侧面)析出金属(导电路径cp)。这样，确认了通过第一绝缘体42b1和第二绝缘体42b2的覆盖，能够控制导电路径的形成位置。
[0189]
(第五～七实施例)
[0190]
本发明人等使用图9和图10所示的结构的信息处理装置4对如上述第一实施方式的第三变形例所示那样，通过在输入输入信号的同时输出信号(参照图17b)，从而是否可得经时变化的输出信号进行了确认(第五～七实施例)。需要说明的是，在第五～七实施例中，作为用于生成导电路径的设置电压(以下，将输入设置电压的输入信号表示为“1”)，使用在0.5sec内使输入端子41a与输出端子43a之间的电压从0v增加到最大电压的后减少到0v的、2bps(bit/s)的三角波。另外，作为用于使导电路径消失的复位电压(以下，将输入复位电压的输入信号表示为“0”)，使用在0.5sec内使输入端子41a与输出端子43a之间的电压从0v减少到最小电压后增加到0v的、2bps的三角波。各实施例的实验条件如下所述。
[0191]
第五实施例：在与上述第四实施例同样的信息处理装置4中，在输入端子41a与输出端子43a之间输入“111”的输入信号(在此，使最大电压为3v)，在输入输入信号的同时得到了输出信号的输出。将输出信号相对于输入信号的结果示于图15a和图16a。
[0192]
第六实施例：在与上述第四实施例同样的信息处理装置4中，在输入端子41a与输出端子43a之间输入“101”的输入信号(在此，使最大电压为3v，使最小电压为-3v)，在输入输入信号的同时得到了输出信号的输出。将输出信号相对于输入信号的结果示于图15b和图16b。
[0193]
第七实施例：在上述第四实施例的信息处理装置4中，将介质42m变更为使ag(tfsa)溶解于[bmim][tfsa]而得的离子液体(以下，称为“ag(tfsa)/[bmim][tfsa]”)。相对于该信息处理装置4，在输入端子41a与输出端子43a之间输入“0101010”的输入信号(在此，使最大电压为2v，使最小电压为-2v)，在输入输入信号的同时得到了输出信号的输出。将输出信号相对于输入信号的结果示于图15c和图16c。
[0194]
如图15a～图15c所示，可知即便采用的介质种类和输入信号的图案不同，通过在输入输入信号的同时输出信号，可得经时变化的输出信号。另外，如图16a和图16b所示(也
参照对应的图15a和图15b)，可知在连续输入相同的“1”的输入信号的情况下(第五实施例)，在输入“0”的输入信号且使导电路径暂时复位的情况下(第六实施例)，所得到的输出信号的波形均不相同，发生经时变化。进而，如果参照图16c(也参照对应的图15c)，可知该趋势不仅存在于特定的介质(第五实施例的介质)，还存在于其他介质(第六实施例的介质)。根据这些内容，可预测即便在对任意的介质输入任意的输入信号的情况下，通过在输入输入信号的同时输出信号，也可得到经时变化的输出信号。
[0195]
在图15a中，根据输入“1”的信号次数，最大电流变大。在图15a和图15b中，如果比较第三个输出信号的波形，则在前1个输入信号为“1”的情况(参照图15a)和前一个信号为“0”的情况下，输出信号相对于“1”的输入信号的波形不同。即，输入信号是“0”或是“1”的履历信息反映到输出信号中。在神经网络装置这样的信息处理装置中，如果想要进行包含履历信息在内的信息处理，则由于需要履历信息的存储、运算等，因此，信息处理装置的结构一般会变得复杂。在本实施方式中，由于输出信号本身包含履历信息，因此能够以更简单的结构进行信息处理。
[0196]
如果能够由1个输入信号得到经时变化且相互不同的多个输出信号(以下称为“数据的高维化”)，则信息处理装置容易通过学习等而得到期望的外部输出。以下，对基于第四实施方式的信息处理装置4的关于数据的高维化的实施例进行说明。
[0197]
(第八实施例)
[0198]
本发明人等在与上述第四实施例同样的信息处理装置4中，在输入端子41a与输出端子43a之间，作为输入信号，输入在约40msec内使输入端子41a与输出端子43a之间的电压从0v增加到3v后减少到0v的、约25bps的矩形波的rz(return to zero)信号(参照图18a)。将输出信号相对于输入信号的结果示于图18b。如图18b所示，可知相对于作为相同波形的反复的输入信号(图18a)，在本实施例中，输出信号也会经时变化。因此，本发明人等在rz(return to zero)信号(在图18a中，示出三个时间步长(时间步长“t-1”～“t+1”))的一个时间步长内，在将输入信号维持在3v的期间，将与输入信号对应的输出信号以相等的时间间隔读取多次(具体地为21次。在图18b中，将各输出信号的读取表示为n1～n21)。将各时间步长(“t-1”～“t+1”)中的相同的读取时间n1、n2、n21下的读取示于图19a～图19c。
[0199]
如图19a～图19c所示，确认了即便在作为输入信号的rz信号的波形不发生变化的情况下，通过使读取时间n1、n2、n21在输入信号的一个时间步长内相互不同，可得到类似性低或没有类似性的时间序列数据。换言之，在图19a～图19c中，宛如将各读取时间n1～n21视为一个转换节点v2(参照图1)(以下，将各读取时间n1～n21下的读取称为“虚拟节点”)，在每个读取时间n1～n21得到时间序列数据。通过采用这样的虚拟节点，在输入端子41a和输出端子43a分别为一个的所谓1输入1输出的装置，可得相互不同时间序列数据的多个输出信号。
[0200]
[本公开的第五实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法]
[0201]
接着，参照所附附图对本公开的第五实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法进行说明。对于在第一实施方式的各构成中所说明的点，也能够同样地适用于第五实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法。在以下的说明中，省略在第一实施方式中已说明的点，以不同点为中心进行说明。
[0202]
图20a是示意性地表示本公开的第五实施方式的信息处理装置5。在本实施方式
中，为了通过与上述第八实施例不同的方法而实现数据的高维化，使用多种介质。具体地，信息处理装置5包含多个转换部521～52n作为转换部52，多个转换部521～52n中的一部分转换部所具备的介质与多个转换部521～52n中的另一部分转换部所具备的介质不同。在此，所谓的“介质不同”是指溶质(离子)的种类、溶质(离子)的浓度和溶剂(离子液体)的种类中的任一者不同，优选是指溶质(离子)的种类和溶剂的种类中的任一者不同。需要说明的是，“介质不同”包含在信息处理装置5的动作过程中，通过介质52m1～52mn与导电体52a(在图20a中为输入端子51a1～51an和输出端子53a1～53an)之间的溶解析出反应等，最初相同的介质52m1～52mn结果变成相互不同的情况。在本实施方式中，多个转换部521～52n的介质52m1～52mn分别由相互不同的介质52m1～52mn构成。但是，多个转换部521～52n的介质52m1～52mn中的一部分也可以由相同的介质构成。需要说明的是，在本实施方式中，各转换部521～52n的构成除了在每个转换部521～52n中介质不同以外，与第四实施方式中已说明的转换部42同样，因此，在此省略说明。
[0203]
在本实施方式中，如图20a所示，对多个转换部521～52n输入输入信号的输入端子51a以对多个转换部521～52n输入相同的输入信号的方式构成。具体地，使1根输入端子51a分支，将分支部分作为多个输入端子51a1～51an分别与多个转换部521～52n连接。在本实施方式中，如图20a所示，从多个转换部521～52n输出信号的输出端子53a以单独输出来自多个转换部521～52n的输出信号的方式构成。具体地，将独立的单独的多个输出端子53a1～53an分别与多个转换部521～52n连接。但是，也可以如图20b所示，对独立的多个单独的输入端子51a1～51an输入相同的输入信号，从独立的多个单独的输出端子53a1～53an将输出信号单独输出。
[0204]
图21是表示本实施方式的信息处理装置5的具体例。在图21的例子中，在设置于由公知的半导体封装(所谓的气密密封型半导体封装)的中继基板(在图21中为陶瓷基板)构成的基板b的凹部rc(空腔)内形成有多个转换部521～523(在图21中为三个)，且多个转换部521～523分别利用导电性电线wr与设置于基板b的多个外部连接端(在图21中为28端)中的一部分(在图21中为第十二～第十七号端)电连接，与导电性电线wr连接的外部连接端作为输入端子51a1～51a3(在图21中为第十二～第十四号端)和输出端子53a1～53a3(在图21中为第十五～第十七号端)发挥作用。例如，通过使转换部521的介质为cu(ii)(tfsa)2/[bmim][tfsa](使cu(ii)(tfsa)2溶解于[bmim][tfsa]而得的离子液体)，使转换部522的介质为ag(tfsa)/[bmim][tfsa]，使转换部523的介质为使cu(ii)(tfsa)2+ag(tfsa))/[bmim][tfsa](使cu(ii)(tfsa)2和ag(tfsa)溶解于[bmim][tfsa]而得的离子液体))等，在每个转换部521～523变更介质，从而能够使转换部521～53的介质不同。这样，本实施方式的信息处理装置5也可以使用现有的半导体封装而形成。
[0205]
这样构成的本实施方式的信息处理装置5的控制方法如果以各个转换部521～52n来看，则由于与第一实施方式的信息处理装置1的控制方法同样，因此，在此省略说明。
[0206]
根据本实施方式的信息处理装置5和信息处理装置5的控制方法，由于与上述实施方式同样地，能够利用导电度经时变化的导电路径作为对神经形态装置、储备池计算装置等信息处理装置5而言具有前景的核心技术。进而，在本实施方式中，转换部52包含多个转换部521～52n，且多个转换部521～52n中的一部分的转换部所具备的介质与多个转换部521～52n中的另一部分的转换部所具备的介质不同。因此，即便对一部分的转换部和另一
部分的转换部输入相同的输入信号，也会根据相互不同的介质而得到相互不同的输出信号，因此，能够实现数据的高维化。
[0207]
需要说明的是，在图20b所示的信息处理装置5中，可以以对多个转换部521～52n输入不同的输入信号的方式构成，也可以对多个转换部521～52n中一部分输入相同的输入信号，对多个转换部521～52n中的另一部分输入不同的输入信号的方式构成。此时，多个转换部521～52n中的一部分与多个转换部521～52n中的另一部分会由互不关联的输入信号得到互不关联的输出信号。
[0208]
(第九～10实施例)
[0209]
本发明人等为了确认如第五实施方式的信息处理装置5那样，信息处理装置5包含多个转换部521～52n时，如果多个转换部521～52n具备相互不同的介质52m1～52mn，则即便对转换部521～52n输入相同的输入信号，是否可由转换部521～52n得到相互不同的输出信号，进行了如下所述的实验(第九～10实施例)。
[0210]
第九实施例：制作与图9和图10所示的结构的信息处理装置4类似的结构的信息处理装置4a。将所制作的信息处理装置4a的基于光学显微镜的照片示于图22。在本实施例的信息处理装置4a中，以从与输入端子41a和输出端子43a相对的方向偏离的方式，在从输入端子41a和输出端子43a大致等间隔地分离的位置设置与输入端子41a和输出端子43a不同的导电体42a，在这一点上具有与信息处理装置4不同的结构。其他结构由于与信息处理装置4同样，因此，在图22中，对同样的部位标注与图9和图10同样的符号。各部位的构成材料除了导电体42a由铜(cu)构成的点以及介质42m由ag(tfsa)/[bmim][tfsa]构成的点以外，与第四实施例同样。需要说明的是，在所制作的信息处理装置4a中，输入端子41a与输出端子43a的间隔为4μm，导电体42a的尺寸为4μm见方，导电体42a的厚度为50nm。对所制作的信息处理装置4输入“01”的输入信号(在此，使最大电压为1v，使最小电压为-1v)，在输入输入信号的同时得到了输出信号的输出。将输出信号相对于输入信号的结果示于图23。需要说明的是，在本实施例中，介质42m除了由ag(tfsa)/[bmim][tfsa]带来的银(ag)离子以外，还包含由导电体42a的溶解而产生的铜(cu)离子。在图23中，第九实施例的输出信号表示为“(cu+ag)-il”。
[0211]
第十实施例：与第九实施例同样地制作图9和图10所示的结构的信息处理装置4。需要说明的是，在本实施例中，与第九实施例不同，介质42m由cu(ii)(tfsa)2/[bmim][tfsa]构成。对所述制作的信息处理装置4输入与第九实施例同样的“01”的输入信号，在输入输入信号的同时得到了输出信号的输出。将输出信号相对于输入信号的结果示于图23。在图23中，第十实施例的输出信号表示为“cu-il”表示。
[0212]
如图23所示，可知如果对不同的介质42m(包含铜(cu)离子和银(ag)离子的介质(第九实施例)以及仅包含铜(cu)离子的介质(第十实施例))输入相同的输入信号，则可得到不同波形的输出信号。从而，认为在如第五实施方式那样信息处理装置5包含具备相互不同的介质52m1～52mn的多个转换部521～52n时，通过输入相同的输入信号，可由转换部521～52n得到相互不同的输出信号。
[0213]
(第十一～十三实施例)
[0214]
本发明人等为了确认如上述的第九实施例那样在转换部42的介质42m包含多种离子种时对输出信号的影响，进行了以下的实验(第十一～十三实施例)。图24是表示用于测
定第十一～十三实施例的测定装置ms。测定装置ms利用盐桥br将收纳于电解槽be的介质es与参比电极er电连接，使工作电极ew和对电极ec浸渍于介质es，通过电源ps对工作电极ew与对电极ec之间施加电压，利用三电极法测定在工作电极ew流过的电流、工作电极ew与参比电极er之间的电压(参照图24的电流计ma和电压计mv)的装置。在第十一～十三实施例中，对电极ec为铂(pt)，参比电极er为ag/agno 3，介质es为ag(tfsa)/[bmim][tfsa]，在第十一～十三实施例中未变更，工作电极ew的金属分别为铂(pt：第十一实施例)、银(ag：第十二实施例)、铜(cu：第十三实施例)，在每个实施例中变更。测定通过循环伏安法进行，在使铜(cu)、银(ag)、铂(pt)中的任一者为工作电极ew的情况下，也使电位扫描速度为5mv/sec，在电位变低的扫描方向与电位变高的扫描方向重复进行扫描。在图25a(第十一实施例)、图25b(第十二实施例)和图25c(第十三实施例)中分别示出电流电压特性的测定结果。需要说明的是，在实验中，在第十一实施例和第十二实施例中，工作电极ew的构成金属(铂(pt)或银(ag))没有溶解于介质es，在第十三实施例中，构成工作电极ew的金属(铜(cu))溶解于介质es。
[0215]
如图25a～图25c所示，如果对工作电极ew的构成金属(铂(pt))没有溶解于介质es且在介质es中仅存在一种离子种(银(ag)离子)的第十一实施例和即便工作电极ew的构成金属(银(ag))溶解于介质es，也在介质es中仅存在一种离子种(银(ag)离子)的第十二实施例与构成工作电极ew的金属(铜(cu))溶解于介质es且在介质es中存在两种离子种(银(ag)离子和铜(cu)离子)的第十三实施例进行比较，则可知电流电压特性的波形大幅不同。
[0216]
另外，本发明人等在第十一～十三实施例的实验体系中测定工作电极ew相对于参比电极er的电位(工作电极ew与参比电极er之间的电压)，从而获取了介质es(ag(tfsa)/[bmim][tfsa])中的工作电极ew的极化曲线。测定通过循环伏安法进行，在以铜(cu)或银(ag)为工作电极ew的情况下，使电位扫描速度为+5mv/sec，在以铂(pt)为工作电极ew的情况下，使电位扫描速度为-5mv/sec。在图26中分别示出极化曲线的测定结果。
[0217]
如图26所示，可知在第十一～十三实施例中，介质es中的工作电极ew的极化特性在铂(pt：第十一实施例)、银(ag：第十二实施例)、铜(cu：第十三实施例)中不同。
[0218]
进而，本发明人等为了确认存在于介质es的两种离子(银(ag)离子和铜(cu)离子)的行为，以与第十三实施例的实验体系对应的方式分别由铂(pt)和铜(cu)构成输入端子41a和输出端子43a，由ag(tfsa)/[bmim][tfsa]构成介质42m，制作图9和图10所示的结构的信息处理装置4。对所制作的信息处理装置4输入作为设置电压和复位电压的输入信号后，利用sem进行观察，在与利用sem的观察相同的区域中，进行基于俄歇电子光谱法(aes(auger electron spectroscopy)。以下称为“aes”)的元素映射。通过所得到的基于sem的观察照片以及基于aes的元素映射照片的对比，确认了存在于输入端子41a附近的元素。将基于sem的观察照片和元素映射照片分别示于图27a和图27b。
[0219]
如图27a和图27b所示，可知在输入端子41a的附近析出了存在于介质es(在图26a和图26b中被除去)的两种离子种的构成金属。
[0220]
从而，确认了即便存在于介质es的离子的构成金属的极化特性不同，任一离子均有助于溶解析出反应(氧化还原反应)。
[0221]
(第十四实施例)
[0222]
本发明人等等为了进一步确认由本公开的信息处理装置得到的信号特性，进行了
以下的实验。图28表示本实施例的信息处理装置10。本实施例的信息处理装置10具有第一转换层102和第二转换层104，将第一转换层102和第二转换层104串联连接。更具体地，信息处理装置10在包含第一转换层102的上游侧具备：基于外部输入din发送第一输入信号d101的第一输入部101；将第一输入信号d101转换成第一输出信号d102的转换部102；以及接收第一输出信号d102的第一输出部103。在本实施例中，第一输出部103在包含第二转换层104的下游侧也作为第二输入部发挥作用，信息处理装置10在下游侧具备：基于第一输出信号d102发送第二输入信号d103的第二输入部103；将第二输入信号d103转换成第二输出信号d104的第二转换部104；以及接收第二输出信号d104的第二输出部105。在本实施例中，第二输出部105将外部输出dout与教师信号(未图示)进行比较，并基于该比较结果来确定附于第二输出信号d104的权重wout2，从而学习该权重wout2的确定。从而，信息处理装置10学习与外部输入din相关的数据。
[0223]
需要说明的是，在本实施例中，在以下的条件下进行了实验。
[0224]
(1)作为上游侧(从第一输入部101到第一输出部103)，使用图28中基于光学显微镜的照片所示的结构。具体地，在信息处理装置10的上游侧，作为第一输入部101，使用产生外部输入din(参照图29a。包含100位的随机信息的串行数字信号)的信号产生器以及将外部输入din转换成规定形式的第一输入信号d101(参照图29b。由与100位的外部输入din对应的第一～第一百时间步长构成的信号)的信号转换器，作为第一转换部102，使用与第十实施例同样的信息处理装置4(介质42m：cu(ii)(tfsa)2/[bmim][tfsa])，作为第一输出部103，使用测量来自第一转换部102的第一输出信号d102(参照图29c)的电流计。需要说明的是，在本实施例，以在外部输入din为“1”的情况下，在0.1sec内将外部输入din转换成使输入端子101a与输出端子103a之间的电压从0v增加到3v后减少到0v的10bps的三角波，在外部输入din为“0”的情况下，在0.1sec内将外部输入din转换成使从输入端子101a与输出端子103a之间的电压从0v减少到-3v后增加到0v的10bps的三角波的方式设定信号转换器(参照图29a和图29b)。
[0225]
(2)作为下游侧(从第二输入部103到第二输出部105)，使用模拟器(math works公司的数值分析软件matlab)上的神经网络，对该神经网络输入基于第一输出部(第二输入部)103所测量的电流值的第二输入信号d103。在上述神经网络中，第二输入部103的输入节点为1个，第二转换部104的转换节点为10个，第二输出部105的输出节点为1个。教师信号为基于第一输入部101的外部输入din，通过莱文贝格马夸特方法来确定附于第二输出信号d104的权重wout2，生成外部输出dout(参照图29d的“算出数据”)。通过根据教师信号(外部输入din)逐次更新权重wout2，使信息处理装置10学习权重wout2的确定。
[0226]
将外部输入din、第一输入信号d101、第一输出信号d102和外部输出dout分别示于图29a～图29c，将第一输入信号d101与第一输出信号d102的相关示于图30。另外，将外部输入din作为教师信号的信息处理装置10的学习结果示于图29d。
[0227]
如图29a～图29c和图30所示，可知在本变形例中，通过在输入(第一)输入信号d101的同时输出(第一)输出信号d102，也可得到经时变化的输出信号。进而，如图29d所示，可知外部输出dout良好地再现了外部输入din。从而，确认了信息处理装置10能够学习作为教师信号的外部输入din。
[0228]
进而，本发明人等为了确认导入虚拟节点时的学习效果，如图31所示，将本实施例
中得到的输入信号d101和与其对应的输出信号d102在信号的1个时间步长内以相等的时间间隔划分成多个，设定虚拟节点(具体地，设定100个虚拟节点。在图31中，仅示出输入信号d101和输出信号d102的第二和第三的时间步长中的第一、第十、第二十、第三十的虚拟节点n1、n10、n20、n30)。将从各虚拟节点n1～n100得到的输出信号d102示于图32(在图32中，重叠示出从100个虚拟节点n1～n100得到的100个输出信号d102)。如图32所示，可知从各虚拟节点n1～n100得到不同的时间序列数据(输出信号d102)。
[0229]
进而，本发明人等为了确认本实施例中得到的输出信号d102是否包含输入信号d101的履历信息，进行了短期存储(stm：short term memory)试验。具体地，使用本实施例中得到的输出信号d102，将各第一～第一百时间步长的输出信号d102的波形重叠显示(参照图33a～图33c。在图33a～图33c中，作为程序语言，使用python)，观测了输入信号d101为“1”时(参照图33a～图33c中的实线)的波形以及输入信号d101为“0”时(参照图33a～图33c中的虚线)的波形。图33a将与输出信号d102的输出同时间输入的输入信号d101为“1”时的输出信号d102的波形以实线表示，将输入信号d101为“0”时的输出信号d102的波形以虚线表示。换言之，图33a表示输出信号d102是否反映了同时间输入的输入信号d101的“1”或“0”。图33b将输出信号d102的输出的前一个时间步长所输入的输入信号d101为“1”时的输出信号d102的波形以实线表示，将前一个时间步长所输入的输入信号d101为“0”时的输出信号d102的波形以虚线表示。换言之，图33b表示输出信号d102是否反映了输入到前一个时间步长的输入信号d101的“1”或“0”。图33c将输出信号d102的示出的前两个时间步长所输入的输出信号d102的波形以实线表示，将前两个时间步长所输入的输出信号d101为“0”时的输出信号d102的波形以虚线表示。换言之，图33c表示输出信号d102是否反映了输入到前两个时间步长的输入信号d101的“1”或“0”。
[0230]
如图33a所示，可知输出信号d102反映了同时间输入的输入信号d101的“1”或“0”。另外，在图33b中，特别是在与由四角框包围的波形对应的虚拟节点中，对于前一个时间步长的输入信号d101的“1”(参照图33b的实线)和“0”(参照图33b的虚线)，输出信号d102(参照图33b的虚线)被明确分离成正负的电流，可知输出信号d102反映了前一个时间步长所输入的输入信号d101的“1”或“0”。进而，在图33c中，特别是在与由四角框包围的波形对应的虚拟节点中，对于前两个时间步长的输入信号d101的“1”(参照图33c的实线)和“0”(参照图33c的虚线)，输出信号d102(参照图33b的虚线)内明确分离成正负的电流，可知输出信号d102反映了前两个时间步长所输入的输入信号d101的“1”或“0”。从而，确认了在信息处理装置10中，输出信号d10不仅包含与输出时的时间步长对应的输入信号d101的信息，还包含与过去的时间步长对应的输入信号d101的履历信息。
[0231]
进而，本发明人等为了确认是否能够由本实施例中得到的输出信号d102再现过去输入的外部输入din，通过与上述学习手法同样的方法使教师信号为前两个时间步长的外部输入din并逐次更新权重wout2，从而生成外部输出dout。将以前两个时间步长的外部输入din为教师信号的学习结果示于图29d。如图34a所示，可知外部输出dout良好地再现了外部输入din。从而，确认了包含转换层102和神经网络的信息处理装置10能够学习过去的教师信号。
[0232]
需要说明的是，本发明人等在本实施例中省略信息处理装置10的下游侧，不使用神经网络，使教师信号为前一个时间步长的外部输入din，通过线形回归法确定第一输出信
号d102的权重wout1，生成外部输出dout(第一变形例)。将基于第一变形例的学习结果示于图34b。另外，本发明人等在第一变形例中，将介质42m从cu(ii)(tfsa)2/[bmim][tfsa]变更为与第四实施例同样的cu(ii)-g3，同样地，使教师信号为前一个时间步长的外部输入din，生成外部输出dout(第二变形例)。将基于第二变形例的学习结果示于图34c。如图34b和图34c所示，可知在第一变形例和第二变形例中的任一情况下，外部输出dout均良好地再现了外部输入din。从而，确认了即便利用比神经网络简便的结构，也能够学习外部输入din。进而，确认了即便不是特定介质，也能够学习过去的教师信号。
[0233]
另外，本发明人等为了确认噪声对学习结果造成的影响，如图35所示，在对本实施例中得到的输出信号d102(参照图35的虚线)施加了噪声的状态(参照图35的实线)下从神经网络输出外部输出dout，但与上述学习结果(参照图29d)同样地，外部输出dout良好地再现了外部输入din。
[0234]
另外，本发明人等对以输入信号d101作为基准的时间步长的时间间隔在规定范围内进行调制(时间调制)，并将调制后的输入信号输入转换层102，从而得到输出信号d102。然后，使教师信号为前一个时间步长的外部输入din，通过线形回归法确定输出信号d102的权重wout1，从而生成外部输出dout。所得到的外部输出dout良好地再现了外部输入din。进而，本发明人等对以输入信号d101为基准的振幅在规定的范围内进行调制(振幅调制)，并将调制后的输入信号输入转换层102，从而得到输出信号d102。将所得到的输出信号d102以每个时间步长的输出信号d102的最大值为基准对每个时间步长进行标准化，得到输出信号d102。然后，使教师信号为前一个时间步长的外部输入din，通过线形回归法确定标准化后的输出信号的权重wout1，从而生成外部输出dout。所得到的外部输出dout良好地再现了外部输入din。
[0235]
[本公开的第六实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法]
[0236]
接着，参照所附附图对本公开的第六实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法进行说明。对于在第一实施方式的各构成中所说明的点，也能够同样地适用于第六实施方式的信息处理装置和信息处理装置的控制方法。在以下的说明中，省略在第一实施方式中已说明的点，以不同点为中心进行说明。
[0237]
在上述实施方式中，例如如图25a～图25c(第十一～十三实施例)所示，在外部输入为“1”时(输入信号为正电压时)和外部输入为“0”时(输入信号为负电压时)的期间，转换层中的信号转换特性(电流电压特性)不同(以下称为“转换特性的非对称性”)。从该转换特性的非对称性得到信息处理装置的学习效果。在本实施方式中，为了进一步提高信息处理装置的学习效果，对信息处理装置导入与转换特性的非对称性不同的非对称性。对于该不同的非对称性，参照图36(a)和图36(b)在以下进行说明。
[0238]
本实施方式的信息处理装置6以根据输入信号d1的振幅方向，通过转换部62的传输通路的传输特性不同(以下称为“传输特性的非对称性”)的方式构成。在此，“振幅方向”是指相对于输入信号d1的基准值(输入信号d1为电压信号时，例如0v)，输入信号d1发生振幅的方向(具体地为正方向和负方向)。在图36(a)和图36(b)中，信息处理装置6根据输入信号d1的振幅方向，包含电特性不同的非对称元件64，转换部62与非对称元件64连接。具体地，非对称元件64与转换部62的输入侧连接(参照图36(a)。在图36(a)中，非对称元件64与转换部62的输入端子(未图示)直接连接)，或者与转换部62的输出侧连接(参照图36(b)。在
图36(b)中，非对称元件64与转换部62的输出端子(未图示)直接连接)。
[0239]
在本实施方式中，转换部62可以为第一～第五实施方式所示的任一转换部12、22、32、42、52。在采用第五实施方式中所示的转换部52的情况下(参照图20a和图20b)，可以与多个转换部521～52n分别连接的多个传输通路的所有传输通路具有非对称性，也可以与多个转换部521～52n分别连接的多个传输通路中的一部分传输通路具有非对称性。更具体地，可以在所有输入端子51a1～51an连接非对称元件，也可以在输入端子51a1～51an中的一部分连接非对称元件。另外，可以在所有输出端子53a1～53an连接非对称元件，也可以在输出端子53a1～53an中的一部分连接非对称元件。
[0240]
非对称元件64只要根据输入信号d1的振幅方向，电特性不同，就没有特别限定。作为非对称元件64，例如可以采用二极管(更具体地为齐纳二极管或肖特基二极管等)、晶体管(更具体地为双极晶体管或场效应晶体管等)。在采用二极管作为非对称元件64的情况下，通过阳极与阴极之间的整流作用，能够导入传输特性的非对称性。在采用二极管的情况下，例如可以将阳极与输入部61侧连接，将阴极与转换部62的输入侧连接，或者将阳极与转换部62的输出侧连接，将阴极与输出部63侧连接。在采用晶体管作为非对称元件64的情况下，通过集电极(漏极)与发射极(源极)之间的整流作用，能够导入传输特性的非对称性，通过调整对基极(栅极)施加的电压，能够调整整流作用。在采用晶体管的情况下，例如可以将集电极(漏极)与输入部61侧连接，将发射极(源极)与转换部62的输入侧连接，或者将发射极(源极)与转换部62的输出侧连接，将集电极(漏极)与转换部62的输出部63侧连接。
[0241]
需要说明的是，传输特性的非对称性也可以通过转换部62的物理形状的非对称性来导入。例如，可以在输入侧(输入端子侧)与输出侧(输出端子侧)之间使转换部62的导电体的大小、形状和配置的中的至少任一者不同，从而导入传输特性的非对称性。另外，也可以通过使输入端子和输出端子的大小和形状的中的至少任一者不同来导入传输特性的非对称性。
[0242]
这样构成的本实施方式的信息处理装置6的控制方法由于与第一实施方式的信息处理装置1的控制方法同样，因此，在此省略说明。
[0243]
根据本实施方式的信息处理装置6和信息处理装置6的控制方法，与上述实施方式同样地，能够利用导电度经时变化的导电路径作为对神经形态装置、储备池计算装置等信息处理装置而言具有前景的核心技术。另外，在本实施方式中，通过导入传输特性的非对称性，根据振幅方向，使输入信号d1的信号转换的特性变化变大，因此，能够进一步提高信息处理装置6的学习效果。进而，认为也可以通过该传输特性的非对称性的程度来控制信息处理装置6的学习效果。
[0244]
(第十五～十七实施例)
[0245]
本发明人等为了确认如上述第六实施方式那样通过导入传输特性的非对称性所带来的效果，进行了以下的实验。
[0246]
第十五实施例：准备在第十四实施例(参照图28)的构成中除了使输入端子41a与输出端子43a之间的间隔为6μm以外，在与第四实施例的信息处理装置4(参照图14a)相同的信息处理装置中替换了第一转换部102的样品。
[0247]
第十六实施例：准备除了在第一输入部101与第一转换部102之间插入齐纳二极管这一点以外，与第十五实施例的构成同样的样品。齐纳二极管以阳极与第一输入部101连
接，阴极与第一转换部102的输入端子101a连接的方式插入第一输入部101与第一转换部102之间。作为齐纳二极管，选择齐纳电压为3.6v的齐纳二极管。
[0248]
第十七实施例：准备除了作为齐纳二极管选择齐纳电压为4.2v的齐纳二极管以外，与第十六实施例的构成同样的样品。
[0249]
在这些第十五～十七实施例中，与第十四实施例同样地，通过从第一输入部101产生作为外部输入din包含与第一～100时间步长对应的100位的随机信息的串行数字信号，使外部输入din为教师信号，根据外部输出dout逐次更新权重wout2，从而使信息处理装置10学习权重wout2的确定。在100时间步长的一系列外部输入din中，70时间步长用于信息处理装置10的学习，剩余的30时间步长用于学习的验证。将第十五～十七实施例中的电流电压特性分别示于图37(a)～图37(c)，将第十五～十七实施例中的用于验证学习的30时间步长的外部输入din和外部输出dout分别示于图38(a)～图38(c)。
[0250]
如图37(a)～图37(c)所示，可知电流电压特性在导入有传输特性的非对称性的情况下(参照图37(b)和图37(c))，从没有导入传输特性的非对称性的情况(参照图37(a))起，以使正电压的施加时与负电压的施加时之间的非对称性增加的方式发生变化。更具体地，电流电压特性通过负电压施加时的峰位置发生变化(参照图37(a)～图37(c)中的虚线)、负电压的最大值(-3v)附近的特性发生变化，从而可知在正电压的施加时与负电压的施加时之间，以使非对称性增加的方式发生变化。该电流电压特性的非对称性如图37(b)和图37(c)所示，可知随着齐纳电压变大而变大。
[0251]
另外，如图38(a)～图38(c)所示，可知导入有传输特性的非对称性的情况(参照图38(b)和图38(c))与没有导入传输特性的非对称性的情况相比(参照图38(a))，外部输出dout对外部输入din的追随性发生变化。该外部输出dout对外部输入din的追随性如图38(b)和图38(c)所示，可知也根据齐纳电压的大小而发生变化。
[0252]
为了对第十五～十七实施例中的外部输出dout对外部输入din的追随性进行定量化，在第十五～十七实施例的各个构成中，对第一转换部102重复输入5次上述100时间步长的一系列外部输入din，算出5次输入的各个相关系数。将5次的相关系数的平均值示于图39。如图39所示，可知与没有导入传输特性的非对称性的情况(第十五实施例)相比，在导入有传输特性的非对称性的情况下(第十七实施例)，相关系数增加了约3倍。这样，确认了在导入传输特性的非对称性的情况下，外部输出dout对外部输入din的学习效果提高。另外，可知根据齐纳电压的大小，相关系数也不同(第一6～十七实施例)。这样，确认了通过传输特性的非对称性的程度，能够控制学习效果。
[0253]
[总结]
[0254]
本公开的一个实施方式的信息处理装置是包含转换部，且上述转换部将输入信号转换为输出信号的信息处理装置，上述转换部具备：相互分离地配置的多个导电体；以及以将上述多个导电体相互连接的方式配置的介质，上述介质包含能够形成将上述多个导电体相互电连接的导电路径的电解质，构成为能够基于上述输入信号来控制上述导电路径的导电度，上述介质以在没有上述输入信号的状态下，上述导电路径的导电度经时变化的方式进行选择。
[0255]
根据本公开的一个实施方式的信息处理装置，着眼于电解质中所形成的导电路径的导电度经时变化的特性，能够利用导电路径作为信息处理装置的具有前景的核心技术
能。
[0256]
上述转换部也可以生成与上述电阻值的经时变化对应的上述输出信号。根据这样的构成，能够将信息处理装置利用于神经形态装置、储备池计算装置等。
[0257]
在上述多个导电体与上述介质之间的一部分也可以介设绝缘体。此时，在绝缘体所介设的部分中，由于不会发生导电体与介质之间的反应，因此，能够仅在导电体与介质之间的期望的部分产生反应。从而，信息处理装置的控制性提高。
[0258]
上述多个导电体也可以包含用于发送上述输入信号的输入端子以及用于接收上述输出信号的输出端子。根据这样的构成，能够使信息处理装置的结构简单化。
[0259]
上述转换部也可以与上述多个导电体不同地进一步具备用于发送上述输入信号的输入端子以及用于接收上述输出信号的输出端子，上述输入端子和上述输出端子从上述多个导电体分离地配置。根据这样的构成，容易对具有多个导电体的转换部施加输入电压等。
[0260]
也可以根据上述输入信号的振幅方向，以通过上述转换部的传输通路的传输特性不同的方式构成。根据这样的构成，由于根据振幅方向而信号转换相对于输入信号的特性变化变大，因此，能够进一步提高信息处理装置的学习效果。
[0261]
上述转换部包含多个转换部，上述多个转换部中的一部分转换部所具备的介质与上述多个转换部中的另一部分的转换部所具备的介质不同，也可以以对上述一部分转换部和上述另一部分转换部输入相同的输入信号的方式构成。根据这样的构成，能够由1个输入信号得到各种各样的输出信号，能够实现数据的高维化。
[0262]
可以从上述输入信号的输入起具有时间间隔地输出上述输出信号，也可以与输入上述输入信号的同时输出上述输出信号。根据这样的构成，能够使输出信号的输出时机多样化。
[0263]
也可以以在没有上述输入信号的状态下，通过上述导电路径溶解于上述介质，从而上述导电路径的导纳经时减少的方式选择上述介质。根据这样的构成，容易使导电路径的导纳经时减少。
[0264]
上述导电路径的导纳的80％衰减期优选以在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内的方式进行设定。根据这样的构成，能够与现有的电子器件的处理速度的整合性良好地得到信息处理装置。
[0265]
也可以以在没有上述输入信号的状态下，通过上述导电路径析出，从而上述导电路径的阻抗经时减少的方式选择上述介质。根据这样的构成，容易使导电路径的阻抗经时减少。
[0266]
上述导电路径的阻抗的80％衰减期优选以在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内的方式进行设定。根据这样的构成，能够与现有的电子器件的处理速度的整合性良好地得到信息处理装置。
[0267]
上述介质可以包含离子液体。根据这样的构成，适合作为导电路径的导电度经时变化的介质。
[0268]
构成上述导电体的金属与构成上述介质中所含的离子的金属相比，相对于上述介质的电极电位高。根据这样的构成，可抑制导电体消失在介质中。
[0269]
本公开的一个实施方式的信息处理装置的控制方法是包含转换部，且上述转换部
将输入信号转换为输出信号的信息处理装置的控制方法，上述转换部具备：相互分离地配置的多个导电体；以及以将上述多个导电体相互连接的方式配置的介质，上述介质包含能够形成将上述多个导电体相互电连接的导电路径的电解质，通过以基于上述输入信号使上述导电路径的导纳增加，在没有上述输入信号的状态下使上述导电路径的导纳经时减少的方式选择上述介质，从而控制上述导电路径的导纳。
[0270]
根据本公开的一个实施方式的信息处理装置，着眼于电解质中所形成的导电路径的导电度经时变化的特性，能够利用导电路径作为信息处理装置的具有前景的核心技术。
[0271]
可以在使上述导电路径的导纳减少的同时生成与上述导电路径的导纳的减少对应的上述输出信号。根据这样的构成，能够将信息处理装置利用于神经形态装置、储备池计算装置等。
[0272]
可以通过使上述导电路径从上述介质析出而生成上述导电路径，通过使上述导电路径溶解于上述介质而使上述导电路径消失。根据这样的构成，能够容易地使导电路径的导纳增减。
[0273]
上述介质可以包含离子液体，且以在没有上述输入信号的状态下，上述导电路径的导纳的80％衰减期在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内的方式选择上述离子液体的种类以及溶解于上述离子液体的离子的种类和浓度中的至少一个。根据这样的构成，通过选择离子液体，能够使与现有的电子器件的处理速度和导电路径的导纳的经时变化的整合性良好。
[0274]
本公开的一个实施方式的信息处理装置的控制方法是包含转换部，且上述转换部将输入信号转换为输出信号的信息处理装置的控制方法，上述转换部具备：相互分离地配置的多个导电体；以及以将上述多个导电体相互连接的方式配置的介质，上述介质包含能够形成将上述多个导电体相互电连接的导电路径的电解质，通过以基于上述输入信号使上述导电路径的阻抗增加，在没有上述输入信号的状态下使上述导电路径的阻抗经时减少的方式选择上述介质，从而控制上述导电路径的阻抗。
[0275]
根据本公开的一个实施方式的信息处理装置，着眼于电解质中所形成的导电路径的阻抗经时减少的特性，能够利用导电路径作为信息处理装置的具有前景的核心技术。
[0276]
可以使上述导电路径的阻抗减少的同时生成与上述导电路径的阻抗的减少对应的上述输出信号。根据这样的构成，能够将信息处理装置利用于神经形态装置、储备池计算装置等。
[0277]
可以通过使上述导电路径溶解于上述介质而使上述导电路径消失，通过使上述导电路径从上述介质析出而生成上述导电路径。根据这样的构成，能够容易地使导电路径的阻抗增减。
[0278]
上述介质可以包含离子液体，且以在没有上述输入信号的状态下，上述导电路径的阻抗的80％衰减期在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内选择上述离子液体的种类以及溶解于上述离子液体的离子的种类和浓度中的至少一个。根据这样的构成，通过选择离子液体，能够使与现有的电子器件的处理速度和导电路径的阻抗的经时变化的整合性良好。
[0279]
符号说明
[0280]
1～5、4a、10信息处理装置
[0281]
11、21、31、41、61、101、103输入部
[0282]
11a、11a1～11a3、21a、31a、41a、51a、51a1～51an、101a输入端子
[0283]
12、22、32、42、52、521～52n、62、102、104转换部
[0284]
12a、22a、32a、42a、52a、102a导电体
[0285]
12m、22m、32m、42m、52m、52m1-52mn、102m、es介质
[0286]
13、23、33、43、63、103、105输出部
[0287]
13a、13a1-13a3、23a、33a、43a、53a、53a1-53an、103a输出端子
[0288]
22b、42b、42b1、42b2绝缘体
[0289]
22p柱状体
[0290]
41at、43at(输出入端子的)前端部
[0291]
42c覆盖体
[0292]
64非对称元件
[0293]
a1、ab区域
[0294]
am介质配置区域
[0295]
b基板
[0296]
be电解槽
[0297]
br盐桥
[0298]
cp导电路径
[0299]
d1、d101、d103输入信号
[0300]
d2、d102、d104输出信号
[0301]
din外部输入
[0302]
dout外部输出
[0303]
ec对电极
[0304]
er参比电极
[0305]
ew工作电极
[0306]
m基材
[0307]
ms测定装置
[0308]
ma电流计
[0309]
mv电压计
[0310]
n1～n100虚拟节点(读取时间)
[0311]
pb多孔质体
[0312]
ps电源
[0313]
r、ra、rb、rc凹部
[0314]
r1开口方向
[0315]
s表面
[0316]
s11、s21、s31、s41选择导电体的步骤
[0317]
s12、s22、s32、s42选择介质的步骤
[0318]
s13、s33使导电路径的导纳增加的步骤
[0319]
s14、s35使导电路径的导纳减少的步骤
[0320]
s15、s25、s34、s44生成输出信号的步骤
[0321]
s23、s43使导电路径的阻抗增加的步骤
[0322]
s24、s45使导电路径的阻抗减少的步骤
[0323]
t1样品
[0324]
v1输入节点
[0325]
v2转换节点
[0326]
v3输出节点
[0327]
vc空孔
[0328]
wb板状体
[0329]
wp隔壁
[0330]
wr导电性电线
[0331]
win、wres、wout、wout1、wout2权重

技术特征：
1.一种信息处理装置，其是包含转换部，且所述转换部将输入信号转换为输出信号的信息处理装置，所述转换部具备：相互分离地配置的多个导电体；以及以将所述多个导电体相互连接的方式配置的介质，所述介质包含能够形成将所述多个导电体相互电连接的导电路径的电解质，构成为能够基于所述输入信号来控制所述导电路径的导电度，所述介质以在没有所述输入信号的状态下，所述导电路径的导电度经时变化的方式进行选择。2.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，所述转换部生成与所述导电度的经时变化对应的所述输出信号。3.根据权利要求1或2所述的信息处理装置，其中，绝缘体介设于所述多个导电体与所述介质之、间的一部分。4.根据权利要求1～3中任一项所述的信息处理装置，其中，所述多个导电体包含：用于发送所述输入信号的输入端子；以及用于接收所述输出信号的输出端子。5.根据权利要求1～3中任一项所述的信息处理装置，其中，所述转换部与所述多个导电体分开地进一步具备：用于发送所述输入信号的输入端子；以及用于接收所述输出信号的输出端子，所述输入端子和所述输出端子从所述多个导电体分离地配置。6.根据权利要求1～5中任一项所述的信息处理装置，其中，所述信息处理装置以根据所述输入信号的振幅方向，通过所述转换部的传输通路的传输特性不同的方式构成。7.根据权利要求1～6中任一项所述的信息处理装置，其中，所述转换部，包含多个转换部，所述多个转换部中的一部分转换部所具备的介质，与所述多个转换部中的另一部分的转换部所具备的介质不同，以对所述一部分的转换部和所述另一部分的转换部输入相同的输入信号的方式构成。8.根据权利要求1～7中任一项所述的信息处理装置，其中，从所述输入信号的输入起具有时间间隔地输出所述输出信号。9.根据权利要求1～7中任一项所述的信息处理装置，其中，在输入所述输入信号的同时输出所述输出信号。10.根据权利要求1～9中任一项所述的信息处理装置，其中，以如下方式选择所述介质：在没有所述输入信号的状态下，通过所述导电路径溶解于所述介质，从而所述导电路径的导纳经时减少。11.根据权利要求10所述的信息处理装置，其中，所述导电路径的导纳的80％衰减期以在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内的方式设定。12.根据权利要求1～9中任一项所述的信息处理装置，其中，以如下方式选择所述介质：在没有所述输入信号的状态下，通过所述导电路径析出，从而所述导电路径的阻抗经时减少。
13.根据权利要求12所述的信息处理装置，其中，所述导电路径的阻抗的80％衰减期以在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内的方式设定。14.根据权利要求1～13中任一项所述的信息处理装置，其中，所述介质包含离子液体。15.根据权利要求1～14中任一项所述的信息处理装置，其中，构成所述导电体的金属与构成所述介质中所含的离子的金属相比，相对于所述介质的电极电位高。16.一种信息处理装置的控制方法，其是包含转换部，且所述转换部将输入信号转换为输出信号的信息处理装置的控制方法，所述转换部具备：相互分离地配置的多个导电体；以及以将所述多个导电体相互连接的方式配置的介质，所述介质包含能够形成将所述多个导电体相互电连接的导电路径的电解质，通过以基于所述输入信号使所述导电路径的导纳增加，在没有所述输入信号的状态下使所述导电路径的导纳经时减少的方式选择所述介质，从而控制所述导电路径的导纳。17.根据权利要求16所述的信息处理装置的控制方法，其中，使所述导电路径的导纳减少，并且生成与所述导电路径的导纳的减少对应的所述输出信号。18.根据权利要求16或17所述的信息处理装置的控制方法，其中，通过使所述导电路径从所述介质析出而生成所述导电路径，通过使所述导电路径溶解于所述介质而使所述导电路径消失。19.根据权利要求16～18中任一项所述的信息处理装置的控制方法，其中，所述介质包含离子液体，以在没有所述输入信号的状态下，所述导电路径的导纳的80％衰减期在衰减的初期成为10-6
sec～107sec的范围内的方式选择所述离子液体的种类、以及溶解于所述离子液体的离子的种类和浓度中的至少一个。20.一种信息处理装置的控制方法，其是包含转换部，且所述转换部将输入信号转换为输出信号的信息处理装置的控制方法，所述转换部具备：相互分离地配置的多个导电体；以及以将所述多个导电体相互连接的方式配置的介质，所述介质包含能够形成将所述多个导电体相互电连接的导电路径的电解质，通过以基于所述输入信号使所述导电路径的阻抗增加，在没有所述输入信号的状态下使所述导电路径的阻抗经时减少的方式选择所述介质，从而控制所述导电路径的阻抗。21.根据权利要求20所述的信息处理装置的控制方法，其中，使所述导电路径的阻抗减少，并且生成与所述导电路径的阻抗的减少对应的所述输出信号。22.根据权利要求20或21所述的信息处理装置的控制方法，其中，通过使所述导电路径溶解于所述介质而使所述导电路径消失，通过使所述导电路径从所述介质析出而生成所述导电路径。23.根据权利要求20～22中任一项所述的信息处理装置的控制方法，其中，所述介质包含离子液体，以在没有所述输入信号的状态下，所述导电路径的阻抗的80％衰减期在衰减的初期成
为10-6
sec～107sec的范围内的方式选择所述离子液体的种类、以及溶解于所述离子液体的离子的种类和浓度中的至少一个。

技术总结
本发明利用在形成于电解质的导电路径中新发现的电特性。本公开的一个实施方式的信息处理装置(1)是包含转换部(12)，且转换部(12)将输入信号(D1)转换为输出信号(D2)的信息处理装置(1)，上述转换部(12)具备：相互分离地配置的多个导电体12a；以及以将多个导电体12a相互连接的方式配置的介质(12m)。介质(12m)包含电解质，构成为能够基于输入信号(D1)来控制将多个导电体(12a)相互电连接的导电路径(CP)的导电度，介质(12m)以在没有输入信号(D1)的状态下，导电路径(CP)的导电度经时变化的方式进行选择。行选择。行选择。


技术研发人员：秋永广幸 岛久 内藤泰久 佐藤洋士 佐藤暖 松尾拓真 木下健太郎 伊藤敏幸 野上敏材 小林正和
受保护的技术使用者：学校法人东京理科大学 公益财团法人丰田理化学研究所 国立大学法人鸟取大学 长濑产业株式会社
技术研发日：2022.01.27
技术公布日：2023/10/8