"内部を金属イオンが拡散可能な材料であるイオン拡散材料からなる電極と、前記電極と間隙を持って配置された金属電極とで構成され、信号入力によって前記電極間の伝導度が変化するシナプス動作素子であって、前記電極間の伝導度が閾値よりも小さい場合には前記電極間への電圧印加が無い状態でも伝導度の減衰が起こり、前記電極間の伝導度が閾値よりも大きい場合には電圧印加が無い状態では伝導度の変化が起こらないことを特徴とするシナプス動作素子。前記閾値よりも小さい伝導度は、イオン拡散材料からなる電極と金属電極との間隙、ないし、イオン拡散材料からなる電極表面に形成される金属突起と金属電極との間隙によって得られ、前記閾値よりも高い伝導度は、前記イオン拡散材料からなる電極と金属電極との間隙に前記金属突起が成長してできた金属架橋によって得られることを特徴とする請求項1に記載のシナプス動作素子。前記閾値が、50~200μSマイクロジーメンスの間にあることを特徴とする請求項1,ないし2に記載のシナプス動作素子。前記閾値よりも小さい伝導度が減衰する際の時間依存性が信号入力の頻度および強度に依存していることを特徴とする請求項1から3に記載のシナプス動作素子。前記伝導度が閾値を超えて伝導度が保持される状態への移行に要する入力信号の数が、入力信号の強度および頻度に依存していることを特徴とする請求項1から4に記載のシナプス動作素子。前記イオン拡散材料が、電子イオン混合伝導体であることを特徴とする請求項1から5に記載のシナプス動作素子。前記電子イオン混合伝導体が硫化銀や硫化銅などの硫化物、セレン化銀やセレン化銅などのセレン化合物、ヨウ化銀やヨウ化銅、ヨウ化ルビジウム銀などのヨウ化物、あるいはこれらの複合化合物のうちの一種または2種以上で構成されることを特徴とする請求項6に記載のシナプス動作素子。前記イオン拡散材料が高分子固体電解質であることを特徴とする請求項1から5に記載のシナプス動作素子。前記高分子固体電解質が、ポリエチレンオキシド、ポリメトキシエトキシエトキシドホスファゼン、メチルシロキサン-エチレンオキシド共重合体、ポリメタクリル酸オリゴエチレンオキシド、のうちの一種または二種以上の混合物で構成されることを特徴とする請求項8に記載のシナプス動作素子。本発明は、入力信号の強度と信号入力の頻度に依存して、伝導度が閾値以下の場合には短期可塑性モードに対応する動作を、伝導度が閾値以上の場合には長期増強モードに対応する動作の両方を再現するシナプス動作素子を供給し、人間の脳の特徴を模倣した脳型回路の構築を可能とすることを目的とする。本発明は、上記目的を達成するために、1イオン拡散材料からなる電極と金属電極とを間隙を持って配置し、信号入力によって前記電極間の伝導度を変化させる。この伝導度変化は、前記イオン拡散材料中の金属イオンが入力信号によって還元されて金属原子となり、イオン拡散材料の表面に析出することで起こる。電極間の伝導度はおもに間隙のサイズで決まる。このため、析出した金属原子によって前記間隙のサイズが小さくなることで伝導度が増加するのである。この際、前記電極間の伝導度が本発明によって見いだされた閾値よりも小さい場合には前記電極間への電圧印加が無い状態でも伝導度の減衰が起こり、前記電極間の伝導度が前記閾値よりも大きい場合には電圧印加が無い状態では伝導度の変化が起こらないことを特徴とする。2前記閾値よりも小さい伝導度は、イオン拡散材料からなる電極と金属電極との間隙、ないし、イオン拡散材料からなる電極表面に形成される金属突起と金属電極との間隙によって得られ、前記閾値よりも高い伝導度は、前記イオン拡散材料からなる電極と金属電極との間隙に前記金属突起が成長してできた金属架橋によって得られることを特徴とする。3前記閾値は、電極との接合点が原子一個ないし二個で形成された金属架橋の伝導度であることを特徴とする。なお、原子一個で接合点が形成された金属架橋の伝導度は、理想的には77.5μSマイクロジーメンスであるが、実際には、架橋を形成する原子の配列や架橋を形成する原子の種類元素にも依存するので、前記閾値は50~200μSの間で変化する。Sジーメンスは伝導度の単位で、1S=1/Ωとなる。4前記閾値よりも小さい伝導度が減衰する際の時間依存性が信号入力の頻度および強度に依存していることを特徴とする。5前記伝導度が閾値を超えて伝導度が保持される状態への移行に要する入力信号の数が、入力信号の強度および頻度に依存していることを特徴とする。6前記イオン拡散材料が、イオンに加えて電子も拡散可能な材料である電子イオン混合伝導体であることを特徴とする。7前記電子イオン混合伝導体が硫化銀や硫化銅などの硫化物、セレン化銀やセレン化銅などのセレン化合物、ヨウ化銀やヨウ化銅、ヨウ化ルビジウム銀などのヨウ化物、あるいはこれらの複合化合物のうちの一種または2種以上で構成されることを特徴とする。8前記イオン拡散材料が高分子固体電解質であることを特徴とする。9前記高分子固体電解質が、ポリエチレンオキシド、ポリメトキシエトキシエトキシドホスファゼン、メチルシロキサン-エチレンオキシド共重合体、ポリメタクリル酸オリゴエチレンオキシド、のうちの一種または二種以上の混合物で構成されることを特徴とする。本発明を用いれば、電圧印加の無い状態で、かつ、記憶レベルが一定の値以下の場合には記憶レベルの減衰が起こり、記憶レベルが一定の値以上の場合には、記憶レベルの減衰が起こらないシナプス動作素子を実現できる。本発明では、イオン拡散材料電極と金属電極とをナノスケールの間隙を持って配置する。例えば、イオン拡散材料として硫化銀Ag2Sを、金属として白金Ptを用いることができる図1a。硫化銀電極に正の電圧V1を印加すると、トンネル効果によって金属電極から硫化銀電極に電子が供給される。この電子によって硫化銀電極内の銀イオンが還元されて中性の銀原子となって硫化銀電極の表面に析出してくる。このとき例えば、正の電圧V1が100mV以下で、印加時間が1秒以下の場合、析出した銀原子は、硫化銀電極表面に突起を形成する図1b。すなわち、電極間の伝導度は間隙のサイズが小さくなるほど高くなるので、この突起の成長により、電極間の伝導度は高くなる。次に、印加電圧を十分小さな値V2にすると、析出した銀原子が硫化銀表面上を拡散したり、析出によって減少した硫化銀電極内部の銀イオン濃度を補償するために硫化銀内部に再固溶する図1c。その結果、形成された銀突起のサイズは小さくなり、電極間の伝導度は小さくなる。この十分小さな電圧値V2を印加する時間が長ければ、析出した銀原子が全て無くなり、伝導度は初期の値に戻る。なお、十分小さな電圧値:V2は、ゼロでも良いし、その極性は正負のいずれでも良い。イオン拡散材料として硫化銀を用いる場合は、V2として、概ね10ミリボルト以下の電圧値を用いることが望ましいが、その値は用途に依存する。次に、再び硫化銀電極に正の電圧V1を印加すると、硫化銀電極から析出した銀原子によって突起が形成される図1d。その後、硫化銀電極に印加する電圧を十分小さな値V2に戻すと、突起を構成する銀原子の一部ないし、全てが拡散や再固溶によって消失し、突起が小さくないし、無くなる図1e。さらに再び正電圧V1を硫化銀電極に印加すると、成長した突起が対向する白金電極に到達し、架橋を形成する図1f。一旦架橋が形成されると、印加電圧を十分小さな値V2に下げても、架橋は安定に存在する図1g。すなわち、電極間の高い伝導度が保持される。なお、上記では、正の電圧としてV1を、十分小さな電圧値としてV2を用いたが、印加する電圧値は毎回同じである必要は無い。本発明は、硫化銀電極の表面に形成された銀原子による突起が、銀原子の表面拡散や再固溶によって小さくなるということ、さらに、突起が成長して一旦架橋が形成されるとその架橋は安定に存在する、という発見に基づいている。すなわち、この新たに見いだされた物理化学現象によって、信号の入力強度や入力頻度に依存した伝導度の時間変化を示すシナプス動作素子を実現した。図2により、図1に示したシナプス動作素子の動作結果の一例を説明する。この実施例では、イオン拡散材料として硫化銀を、金属電極材料として白金を用いた。硫化銀電極に印加する正の電圧V1として、大きさ80mV、幅0.5秒のパルス電圧を用いた。このパルス電圧を2秒間隔で入力し、それ以外の間、10mVの電圧を硫化銀電極に印加して、電極間の伝導度を測定した。パルス印加前の伝導度はほぼゼロSであった。なお、Sジーメンスは伝導度の単位で、1S=1/Ωとなる。最初の2パルスまでは、パルス電圧を印加している間のみ、伝導度がわずかに増加していることが分かる。さらに、3発目のパルス印加では、パルス印加とともに伝導度が40μS近くまで上昇し、パルス印加が終わると同時に10μS程度の伝導度の減衰が起こっている。4発目のパルスでは、伝導度は一時的に100μS程度まで上昇し、その後、減衰している。5発目、6発目のパルス印加時も同様なパルス印加に伴う伝導度の上昇と、印加終了に伴う伝導度の減衰が観測されている。ところが、7発目のパルス印加で80μS程度まで上昇した伝導度はパルス印加後も減衰すること無く、80μS程度の伝導度を保持していることが分かる。以上の結果は、硫化銀電極と白金電極で構成したシナプス動作素子が、約80μSの伝導度に達するまではパルス電圧印加後に伝導度の減衰を示し、伝導度が約80μSに達した後は、その伝導度を保持することを示している。すなわち、脳型回路を実現する上で不可欠な短期可塑性と長期増強が達成されている。なお、約80μSの伝導度は、接合点が一原子で構成された金属架橋の伝導度理論的には、77.5μSになることが指摘されているに対応しており、析出した銀原子によって形成された突起が白金電極に到達する架橋を形成することによって安定化することに起因していることが分かった。また、4発目から6発目のパルス印加時にも約80μSを超える伝導度が一時的に観測されているが、その後減衰している。この理由は、銀原子の析出によって一時的に突起が白金電極に到達するものの、突起内で銀原子が安定な原子配列に落ち着く過程で架橋が切断されるためであることが分かった。この原子配列の移動は概ね数秒以内で起こることから、数秒以上にわたって約80μSの伝導度が保持されている場合は、シナプス動作素子が長期増強モードに入ったことになる。以上の例では、大きさ80mV、幅0.5秒のパルス電圧を用いたが、パルス電圧の大きさや幅は変更可能である。長期増強モードに入るまでのパルス数などのパルス電圧の大きさやパルス幅依存性については、以降の実施例で改めて説明する。なお、本実施例では、十分小さな電圧として10mVを用いた。極性的には白金電極から硫化銀電極に電子が供給され、硫化銀電極から銀の析出が起こってもよいが、電圧が十分に小さいため、本実施例における観測時間のスケールでは、銀析出が起こっていない。また逆に、銀原子が固溶すべき極性の電圧ではないことから、この10mVの電圧印加によって、銀原子の固溶、すなわち、伝導度の減衰が起きた訳でもない。本実施例では、パルス電圧を印加する時間間隔が長い場合のシナプス動作素子の伝導度変化について説明する。実施例1と同様、硫化銀電極と白金電極からなるシナプス動作素子を用いた。また、大きさ80mV、幅0.5秒のパルスを、20秒間隔で硫化銀電極に印加した。それ以外の間、10mVの電圧を印加して、伝導度の測定を行った。この測定結果を図3に示す。最初の3パルス目まではパルス印加の間のみ、わずかな伝導度の上昇が確認できる。4発目のパルス印加では、伝導度が瞬間的に77.5μSを超えたものの、パルス印加終了とともに、伝導度がほぼゼロSに戻っている。これ以降、5発目から12発目のパルス印加でも、パルス印加に伴う伝導度の上昇とパルス印加終了に伴う伝導度の減衰が観測された。減衰後の伝導度はパルス数の増加に伴って20μS程度まで高くなったものの、減衰を示さない安定的な伝導度77.5μSまで到達することは無かった。以上の観測結果を、図4を用いて説明する。本実施例では、イオン拡散材料として硫化銀Ag2Sを、金属として白金Ptを用いてシナプス動作素子が形成されている図4a。硫化銀電極に正の電圧V1を印加すると、トンネル効果によって金属電極から硫化銀電極に供給された電子が硫化銀電極内の銀イオンを還元する。その結果、銀原子が硫化銀電極の表面に析出し、突起を形成する図4b。次に、印加電圧を十分小さな値V2にすると、析出した銀原子の硫化銀表面上での拡散や、硫化銀内部への再固溶が起こる。その結果、突起のサイズは小さくなり図4c、20秒経過の間に殆ど消失する図4d。その後再びパルス電圧が印加されると、銀原子の析出が起こり、銀突起が成長する図4e。パルス印加後は、再び、析出した銀原子の硫化銀表面上拡散や硫化銀内部への再固溶による銀突起サイズの縮小化図4fが起こり、突起がほぼ消滅する図4g。パルス電圧を印加すると、再び銀突起の成長が起こり図4h、パルス印加後は銀突起のサイズ縮小消滅が起こる。パルス印加の頻度が低い場合には、次のパルス入力までの間に銀突起がほぼ消滅してしまうので、安定的な架橋形成長期増強モードには至らない。なお、本実施例ではパルス印加間隔を20秒に設定したが、パルスの大きさや幅に依存して、長期増強モードに至らない条件は変化する。また、パルス間隔やパルスの大きさ幅が一定である必要は無い。本実施例では、短期可塑性と長期増強を利用した画像記憶について説明する。シナプス動作素子が有する短期可塑性ならびに長期増強を利用すると、頻繁に入力される情報のみを選択的に記憶することが可能になる。図5を用いて、その原理を説明する。人間の記憶モードには、信号が入力されている間だけわずかに反応する感覚記憶と、信号入力後も情報を記憶するが、その記憶レベルが時間とともに減衰してしまう短期記憶、さらには、長期にわたって記憶レベルが保たれる長期記憶がある。図5aでは、情報の入力が頻繁では無い場合のシナプス動作素子の記憶過程が示されている。すなわち、最初の情報入力では、感覚記憶が実現されている。次の情報入力では、記憶レベルの顕著な上昇がみられるが、情報入力の終了に伴って記憶レベルが減衰し、記憶レベルはほぼゼロに戻っている。さらに次の情報入力でも一時的な記憶レベルの上昇が確認されるが、情報入力の終了に伴う記憶レベルの減衰によって情報は消失する。この様子は、図2に示したシナプス動作素子の動作に対応している。一方、情報の入力頻度が高い場合は、長期記憶が実現される図5b。すなわち、始めの数回の情報入力では、感覚記憶が実現される。それに続いて、短期記憶が実現される。このとき、次の情報入力までの時間が短ければ記憶が完全に減衰してしまうことはない。従って、入力情報のレベルが同じであっても、次の情報入力によって到達する記憶レベルは高くなる。その結果、記憶レベルは長期記憶モードのレベルに到達する。一旦長期記憶モードに到達すると、記憶を消去するためには、強制的な忘却を実行するための電圧を印加する必要がある。例えば硫化銀電極を用いたシナプス動作素子であれば、硫化銀電極に負の電圧を印加する必要がある。以上の説明では、いずれの場合でも始めに感覚記憶が観測されているが、入力信号電圧の大きさによっては、始めから短期記憶や長期記憶が実現されることもある。図6を用いて、複数のシナプス動作素子で構成された画像記憶チップに、入力頻度を変えて2つの画像を記憶させた場合の実施結果を説明する。この実施例では、49個のシナプス動作素子を用いて、7×7のアレーを構築した。図6aに示す様に、1を記憶すべき各記憶画素シナプス動作素子に対しては、頻度高く2秒毎に信号を入力した。一方、2を記憶すべき各記憶画素シナプス動作素子に対しては、頻度低く20秒毎に信号を入力した。なお、信号はいずれも、パルス大きさ:80mV,パルス幅:0.5秒で、入力回数は10回である。信号入力後の記憶状態を図6bに示す。濃淡で記憶レベルを示してある。10回の画像入力直後は、1および2の画像がほぼ同等の記憶レベルで保持されていることがわかる図6b左側。しかし20秒後には、2に対応する記憶画素シナプス動作素子の記憶レベルが減衰し、1のみが鮮明に観察されている図6b右側。その後も1に対応する記憶画素シナプス動作素子の記憶レベルは保持された。以上の様に、本発明を用いると、回数や強度が同じ信号を入力しても、その頻度によって異なる記憶状態を実現することができる。なお、後の比較例で説明するが、従来素子であるメムリスターでは、過去の入力情報を積分して記憶するが、記憶の減衰は起こらないので、同じ実験を行った場合、1と2は同じ記憶レベルで記憶されることになる。本実施例では、長期記憶長期増強モードに到達するに必要な入力条件、長期記憶長期増強モードの安定性、ならびに短期記憶短期可塑性モードにおける記憶レベルの減衰率について説明する。図7に、入力パルス電圧の条件を変数とした長期記憶長期増強モードが実現されるに必要なパルス数を示す。なお、本実施例では、イオン拡散材料として硫化銀を、金属電極材料として白金を用いた。図7aに示す実施例では、パルス幅を0.5秒、入力間隔を2秒に固定し、パルスの大きさを60mVから90mVに変化させた。パルスの大きさが60mVの場合には長期記憶モードには殆ど到達しないことが分かる。しかし70mVでは、パルス入力数が6程度から長期記憶長期増強モードに到達するシナプス動作素子が現れ始め、入力パルス数の増加とともにその確率も高くなることが分かる。80mVでは、パルス入力数5で到達確率は50を超えている。90mVでは入力数3で、到達確率は80を超えるまでになっている。このように、入力パルスのわずかな条件の差によって、長期記憶長期増強モード到達に必要なパルス数が変化することがわかる。図7bに示す実施例では、パルスの大きさを80mVに入力間隔を2秒に固定し、パルス幅を0.125秒から1秒に変化させて、長期記憶長期増強モードに到達するまでの入力パルス数を測定した。パルス幅が0.125秒では、長期記憶長期増強モードに到達するシナプス動作素子は殆ど無かった。パルス幅を0.25秒にすると、入力パルス数5程度から長期記憶長期増強モードに到達するシナプス動作素子が現れ始め、入力数が10回を超えると、殆どのシナプス動作素子が長期記憶長期増強モードに到達した。さらにパルス幅を拡げると、長期記憶長期増強モードに到達する入力回数は減少し、パルス幅1秒では、入力数4で殆どのシナプス動作素子が長期記憶長期増強モードに到達した。上記では、パルスの大きさ、ないしパルスの幅を変数として長期記憶長期増強モードに到達するパルス数を測定したが、入力間隔を変数としても良い。すなわち、入力間隔が短ければ少ないパルス数で長期記憶長期増強モードに到達できるし、入力間隔が長ければ、必要なパルス数は増加する。次に、長期記憶長期増強モードの安定性について説明する。図8に、長期モードに到達したシナプス動作素子の伝導度の時間変化を示す。時刻ゼロにおいて100mV、0.5秒幅のパルスを入力した結果、シナプス動作素子の伝導度が約300μSに到達した。図中に示す4×G0は、1個の原子で接合した架橋の伝導度77.5μS:1×G0を単位とした場合の伝導度であり、4×G0は数個の原子で接合が形成されていることに対応する。電極間に5mVの電圧を印加して伝導度の時間変化を測定した結果、2万秒にわたって伝導度が保持されていることが分かった。これは、短期記憶短期可塑性モードにおいては、数秒で記憶レベルが減衰してしまうことと対称的である。次に、短期記憶短期可塑性モードにおける記憶レベルの減衰について説明する。図9に、各信号入力後に観測された記憶モード減衰率減衰をt-mで現した場合の時定数:m、なお、tは時間を示す。この測定では、入力として、電圧値80mV、0.5秒幅のパルス電圧を用いた。1回目の入力後の減衰率は0.32であったが、入力回数が多くなるにつれて、減衰率が小さくなり、4回目の入力後には減衰率が0.16になっている。これは、シナプス動作素子が過去の入力情報にも依存してその記憶レベルを減衰させる減衰率が変化することを意味している。記憶レベルの減衰を再現する方法としては、コンデンサー容量:Cファラッドと抵抗抵抗値:Rオームを併用する方法がある。しかしながら、この場合の減衰率は1/CRと一定であり、減衰率は入力頻度や入力信号の大きさなどに依存しない。さらには、記憶レベルがどんなに高くとも、そのレベルを保持することは出来ない。このため、本発明によるシナプス動作素子が示す様な、短期記憶短期可塑性や長期記憶長期増強の双方を再現することはできない。すなわち、人間の脳における記憶や演算、情報処理の特徴を再現することはできない。本比較例では、従来のメムリスターを用いた記憶の保持実験について説明する。メムリスターはイオン拡散材料中におけるイオン濃度分布を制御することで、イオン拡散材料を挟む電極間の伝導度を変化させる素子である。例えば、酸化チタンを白金電極で挟み、一方の電極を接地、もう一方の電極に電圧を印加する。このとき、正の電圧を印加すると、電圧を印加している間、酸素空孔が接地電極側に拡散する。酸化チタンは酸素空孔濃度が上昇すると伝導度が高くなることが知られており、酸素空孔の拡散によって酸素空孔濃度が高い領域wが広がることで、電極間の伝導が高くなる。図10にその様子を示す。例えば、電圧を0Vと1Vの間で走査すると、電圧は常に正の領域にあるので、接地電極側への酸素空孔の拡散がおこる。このため、走査中も含めて、走査する度に、伝導度の上昇がみられる。図中1,2,3は走査回数を示す。一方、負の電圧を印加すると、酸素空孔は反対側に拡散し、酸素空孔濃度の高い領域が小さくなる。この反対側への拡散も負の電圧領域を走査している間起こるので、走査中、ならびに走査の度毎に、伝導度の減少が起こる。なお、図10では、電圧と電流の関係が示されているが、電流/電圧が伝導度に対応する。以上の特徴を有するメムリスターを用いて記憶状態に関する測定を行った結果を図11に示す。図11aに示す測定では、200mV、0.5秒幅のパルスを2秒間隔で入力した。その結果、各パルスの入力時に記憶レベルの上昇が観測されたが、各パルスの入力後は、一定の記憶レベルが保持された。この結果は、メムリスターが不揮発性記憶素子として利用されていることとも一致する。図11bに示す測定では、パルスの大きさや極性を変化させてみた。その結果、パルスの大きさに依存して記憶レベルの変化量が異なること、逆向きのパルスを入力すると記憶レベルが下がることが分かった。しかしながら、各パルスの入力の間はやはり、記憶レベルは一定に保たれていた。このように、メムリスターを用いた場合、信号入力によって記憶レベルを変化させることは可能であるが、電圧を印加しない十分小さい電圧の印加を含む状態では記憶レベルの減衰は起こらないため、いわゆる短期記憶短期可塑性モードは実現することができない。人間の脳においては、短期記憶短期可塑性モードと長期記憶長期増強モードの双方があることが特徴であり、メムリスターではその特徴が再現できないことがわかる。本実施例では、イオン拡散材料として硫化銀以外の材料を用いたシナプス動作素子の動作特性について説明する。まず、イオン拡散材料として硫化銅を用いたシナプス動作素子の動作特性について説明する。パルス幅にも依存するが、硫化銅では、概ね200mV以下の電圧を用いることで、短期記憶短期可塑性と長期記憶長期増強を実現することが出来る。図12に、パルス幅0.5秒、入力間隔2秒の場合における、長期記憶長期増強モードに到達するに必要なパルス数の計測結果を示す。なお、パルスの大きさとして、50mV,100mV,150mV,200mVを用いた。パルス電圧の大きさが50mVの場合は、殆ど長期記憶長期増強モードが実現されることは無かったが、100mV、150mVと電圧値を大きくするに従い、長期記憶長期増強モードに到達するシナプス動作素子の割合が増え、200mVでは、パルス数4で半数以上のシナプス動作素子が長期記憶長期増強モードに到達し、パルス数10では殆どのシナプス動作素子が長期記憶長期増強モードに到達した。なお、硫化銀をイオン拡散材料に用いた場合と比べて用いるパルスの電圧値が大きいが、これは硫化銅内部の銅イオンが還元されて銅原子として析出する際の活性化エネルギーが、硫化銀中の銀イオンが銀原子として還元される際の活性化エネルギーよりも高いことにおもに起因している。このほか、セレン化銀やセレン化銅などのセレン化合物、ヨウ化銀やヨウ化銅、ヨウ化ルビジウムなどのヨウ化物、さらには、それらの化合物など、還元反応によって金属原子の析出が可能な電子イオン混合伝導体材料であれば、本発明を実施することができる。次に、イオン拡散材料として高分子材料を用いたシナプス動作素子の動作特性を説明する。図13に、イオン拡散材料として銀イオンを内包するポリエチレンオキシドを用いたシナプス動作素子の動作特性を示す。イオン拡散材料として硫化銀を用いた場合と同様、ポリエチレンオキシド電極と金属電極間には間隙を設けてある。正の電圧をポリエチレンオキシド電極に印加することでポリエチレンオキシド中の銀イオンを還元して析出、銀突起を形成する。なお、ポリエチレンオキシドを用いる場合、入力するパルスの幅や入力間隔にも依存するが、概ね、パルス電圧値として、100mVから1V程度の範囲で短期記憶短期可塑性と長期記憶長期増強の各モードを実現することができる。図13に示す通り、200mVでは、長期記憶長期増強モードに到達させるには、10回以上のパルス入力が不可欠である。一方、400mVでは、4回程度から長期記憶長期増強モードに到達するシナプス動作素子が現れ始め、10回程度ではおよそ半数のシナプス動作素子が長期記憶長期増強モードに到達した。さらに電圧を大きくすると、長期記憶長期増強モードに到達するに必要なパルス数は減少し、800mVでは、7回でほぼすべてのシナプス動作素子が長期記憶長期増強モードに到達することが分かった。このほか、金属イオンを内包可能で、電圧印加によって内包イオンが拡散可能な高分子固体電解質であれば、それらをイオン拡散材料として用いることでシナプス動作素子の動作を実現できる。また、本実施例では、予め銀イオンをポリエチレンオキシドに内包させたが、ポリエチレンオキシドを銀基板上に形成し、電圧印加によってポリエチレンオキシド中に取り込むことも可能である。この方法は、他の高分子固体電解質にも適用できる。銅などの銀以外の金属を用いることができることも言うまでもない。本実施例では、短期可塑性モードと長期増強モードを分ける閾値について説明する。本発明は、硫化銀電極の表面に形成された銀原子による突起が、銀原子の表面拡散や再固溶によって小さくなるということ、さらに、突起が成長して一旦架橋が形成されるとその架橋は安定に存在する、という発見に基づいている。従って、短期可塑性モードと長期増強モードとを分ける閾値伝導度は、架橋が形成されているか否かを分ける値となる。その値は、電極材料や温度、さらにはシナプス動作素子の過去の動作履歴などに依存するが、詳細な調査の結果、閾値が、50μSから200μSの範囲内にあることが分かった。なお、閾値は電極との接合点が原子一個ないし二個で形成された金属架橋の伝導度であり、例えば、原子一個で接合点が形成された金属架橋の伝導度は、理想的には77.5μSマイクロジーメンスである。実際の伝導度は、架橋を形成する原子の配列や架橋を形成する原子の種類元素にも依存するので、閾値に分布があることが分かった。すなわち、同一のシナプス動作素子であっても、条件によって、閾値は50~200μSの間で変わり得るということである。図14に、イオン拡散材料として硫化銀を用いた場合の伝導度の時間変化に関する測定結果の一例を示す。図14aでは、大きさ80mV、幅0.5秒のパルスを、20秒間隔で12回入力し、12回入力直後の伝導度と、入力後20秒経過した時点での伝導度を測定した。12回入力直後の伝導度が130μS以下では、殆どの場合、20秒経過後に伝導度が小さくなっており、概ね、短期可塑性モードにあることが分かる。一方、12回入力直後の伝導度が165μS以上では、20秒経過後も伝導度が保持されており、長期増強モードにあることが分かる。すなわちこの測定では、閾値は150μS程度となっている。図14bに、大きさ80mV、幅0.5秒のパルスを、2秒間隔で12回入力した場合の測定結果を示す。この測定例では、12回入力直後の伝導度が77.5μS以下でも伝導度が保持される長期増強モードにある場合がある一方で、12回入力直後の伝導度が100μS以上でも、伝導度が減衰する短期可塑性モードにある場合があることがわかる。以上の結果は、本発明に基づく閾値がある幅をもって分布していることを示しているが、閾値に幅があっても、シナプス動作素子を脳型回路に用いることになんら不都合は無い。それどころか、曖昧さは脳の特徴でもあり、本発明に基づくシナプス動作素子が脳の特徴をより忠実に再現できることを示している。"