Highlights
這項研究構建了基于大面積二維(2D)聚合物薄膜的全光學突觸器件，該器件能夠執行邏輯運算并集成邊緣計算功能。在識別受損ITO玻璃時，訓練準確率高達98.07%，展現了優異的性能表現。

Summary
受生物啟發的光子突觸因其可調塑性成為下一代神經形態系統的關鍵組件。本研究展示了一種由大面積2D聚合物薄膜構建的全光學突觸，所有突觸行為均在紫外(UV)和藍光波段實現。該光學突觸成功模擬了關鍵突觸功能，包括配對脈沖促進/抑制(PPF/PPD)和長時程增強/抑制。更重要的是，該全光學突觸有效執行了"AND"和"OR"邏輯門操作，并成功集成到新型邊緣計算系統中用于ITO玻璃異常檢測。

Introduction
神經形態計算是一種模擬大腦感知、處理和存儲信息能力的新型架構，有望克服馮·諾依曼瓶頸。雖然無機氧化物、鈣鈦礦和二維材料主導了光學突觸研究，但基于2D聚合物的對應物仍待探索。本研究通過界面聚合合成了一種大面積連續的2D共軛聚合物(TAPB-DCA-2DP)薄膜，該聚合物含有偶氮苯基團，在紫外和藍光照射下可發生trans-cis異構化，賦予材料光響應特性。

Results and discussion

Characterization of the 2D polymer film
通過室溫界面聚合成功合成了大面積2D聚合物薄膜。固態¹³C NMR譜和傅里葉變換紅外光譜證實了亞胺(C=N)鍵的形成。熱重分析表明TAPB-DCA-2DP在422°C以下保持熱穩定性。掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)分析證實了薄膜的均勻性，厚度測量為26.8 nm。

Optical characteristics of the device
ITO/TAPB-DCA-2DP/ITO器件在紫外和藍光照射下表現出光開關行為，能夠在高阻態(HRS)和低阻態(LRS)之間轉換。通過交替紫外和藍光照射，器件展現出可逆的光開關能力。研究人員還實現了32態可逆的光響應突觸權重調制，32個不同的電導狀態清晰可辨，并在2500秒內表現出卓越的耐久性和穩定性。

Mechanism investigation of the device
研究將經歷光誘導異構化的偶氮苯發色團作為2D共軛聚合物TAPB-DCA-2DP的側鏈單元。TAPB骨架作為電荷載流子傳輸通道，而Azo發色團被設計為直接響應光刺激。紫外-可見吸收光譜監測顯示，在365 nm紫外光照射下，Azo-DCA在338 nm處的吸收峰強度顯著降低，為偶氮苯單元的光誘導構象變化提供了有力證據。

Logic gates and integrated edge computing system application
利用TAPB-DCA-2DP在光調控下發生cis-trans異構化的能力，開發了純光學邏輯門。成功構建了光學"AND"和"OR"門，并實現了ASCII碼字母的解密。設計的新型集成邊緣計算系統包含傳感單元和數據處理網絡，用于檢測ITO玻璃異常，能夠對各種損傷類型進行穩健分類。

Methods
詳細描述了器件制備與表征、基于突觸器件的深度學習框架以及相關化合物的合成方法。電學性能在ITO/TAPB-DCA-2DP/ITO結構的器件中進行評估，所有電學測量均在環境條件下進行，無需額外保護。

Resource availability
提供了項目負責人聯系方式、材料可用性說明以及數據和代碼可用性聲明。

Acknowledgments
感謝國家自然科學基金、上海市啟明星計劃和上海市自然科學基金的資金支持。

Author contributions
B.Z.和F.X.構思并設計項目，J.L.和M.X.進行實驗，J.B.、Y.H.和Y.G.進行邊緣計算，J.L.、Y.H.和B.Z.撰寫手稿，所有作者討論并評論手稿。

Declaration of interests
作者聲明無利益沖突。