人机交互可以在生物系统与人工系统之间实现相互通信，在物联网、人工智能、智慧医疗等领域应用前景广阔。生物系统依赖单向的离子流动以产生、传递、处理信息，而当前的人工系统则基于电子/空穴的移动，两者之间信号载流子的失配严重阻碍了人机交互的发展。为了实现无缝、高效的人机交互，迫切需要开发生物启发的离子二极管。

相比于传统的离子二极管，超级电容器二极管兼具离子整流与电荷存储双功能，有望在人机交互中发挥更大的作用。然而，目前报道的超级电容器二极管主要基于离子筛分效应实现，一方面要求电极材料具有离子筛分特性，另一方面要求电解质中的阴、阳离子具有显著的尺寸或电化学差异。因此，仅有少数电极材料和液态电解质能够满足上述要求，这导致目前报道的超级电容器二极管存在尺寸大、与CMOS工艺不兼容等问题，难以高密度片上集成。此外，与传统的离子二极管相比，超级电容器二极管在人机交互应用中的优势仍有待挖掘。

近日，东南大学黄晓东教授团队研制出一款与CMOS工艺兼容的微型超级电容器二极管，该研究可有效推动器件的高密度片上集成。更重要的是，基于器件独特的离子整流与电荷存储双功能，该团队成功构建了多值逻辑门和储备池计算系统，模拟了生物系统中的树突计算和神经形态计算。相比于传统的离子二极管，超级电容器二极管具有更高的计算效率，有助于构建生物启发的离子计算系统，实现无缝、高效的人机交互。

通过将超级电容器的功能集成到离子二极管中，超级电容器二极管显示出可调的离子整流特性。基于器件可调的离子整流特性，成功构建出多值逻辑门，实现了生物启发的树突计算。

基于器件可重构的易失性和非易失性的电荷存储特性，成功构建出储备池计算系统（储备池和读出层均由超级电容器二极管构建），实现了生物启发的神经形态计算。