（通讯员 江荣东）9月27日，《先进材料》（Advanced Materials）在线发表了国家脉冲强磁场科学中心用户北京航空航天大学刘知琪教授、蒋成保院士团队题为“Bare-Die Antiferromagnetic Computing”的研究论文。该成果由北京航空航天大学和华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心等单位合作完成，是反铁磁材料从存储与逻辑器件迈向极端环境智能计算硬件的重要进展。中心朱增伟教授、博士生叶煜豪提供了55T脉冲强磁场下相关测量工作。

随着人类探索的脚步迈向木星系统、火星表面乃至可控核聚变堆芯，极端物理环境下的数据处理面临前所未有的挑战。传统硅基电子器件受量子隧穿效应和电荷机制的根本制约，在深空探测所面临的极端温度、超强磁场和强辐射环境中，若不依赖庞大笨重的屏蔽装置便会迅速失效；同时，星地通信长达数十分钟的延迟也使地面遥控处理模式难以为继，迫切需要具备在恶劣环境下直接运行、无需防护的在轨计算硬件。

针对这一挑战，研究团队构筑了电场操控的反铁磁MnIr/PMN-PT边缘处理器。该器件利用电场诱发压电应变调控反铁磁MnIr层的自旋取向，凭借反铁磁材料本征的抗外磁场干扰和太赫兹级动力学特性，器件以裸片形态可在1.6-500K的宽温域、55T的超强磁场和1.5Mrad的辐照剂量下稳定工作，环境耐受能力超越核聚变反应堆、木星探测和粒子加速器等典型极端场景的应用需求。进一步地，团队提出了“输入调制原位自刷新编码”（Input-Modulated In Situ Self-Refreshing Encoding）机制，使器件能够直接对原始模拟信号进行非线性特征提取与分类，无需任何数字预处理和时频变换。基于该全模拟计算架构，器件在语音识别任务中实现99.8%的准确率，在宇航员视觉目标识别任务中实现100%的准确率。此外，团队还演示了全硬件集成的无人机视觉系统，实现了实时在轨指令执行与自主导航。

极端强磁场下的反铁磁计算

该工作将反铁磁器件的功能范畴从存储与逻辑拓展至类脑计算领域，确立了反铁磁材料作为极端环境下高能效物理计算与自主智能材料平台的地位，为下一代深空探测和核工业等极端环境服役应用提供了免屏蔽的硬件基础。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.75126