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人工突触的创造使芯片脑技术更接近现实

人工智能 2019-12-11 11:15:06

研究人员设计了一个人工突触,这是使大脑芯片处理成为现实的重要一步。

来自麻省理工学院(MIT)神经形态计算新兴领域的一组研究人员周一公布了该项目,旨在将人类大脑和超级计算机的能力引入移动设备。

我们对人脑了解得越多,我们知道的似乎就越少。然而,我们所知道的是,在这个器官中大约有1000亿个神经元通过突触向彼此发出指令,突触是神经元之间的空间,它促进了神经递质的交换。

在一个人脑中,有超过100万亿个突触。每一个神经元都可以加强或减少神经元之间的某些连接,这使我们能够快速地识别模式、学习、决策和记忆。

这种根据环境进行转换的速度和能力是世界各地的研究人员一直在努力适应的计算,以提高我们的计算系统的能力,远远超过目前的能力,通过所谓的“芯片上的大脑处理”。

我们的计算机基于二进制和开/关信号进行计算。然而,在神经形态计算领域,处理器打算以一种模拟的方式工作,根据离子的类型和数量来交换信号,就像神经元交换信号一样。

人们希望芯片上的大脑系统能够像人类大脑那样处理数以百万计的计算和信息,并拥有当今超级计算机的能力。

然而,人工制造神经突触对科学家来说是一个挑战。至少现在是这样。

来自麻省理工学院的研究小组表示,他们已经开发出了一种“能够精确控制流过它的电流强度的人工突触,类似于离子在神经元之间流动的方式。”

一个小芯片已经被制造出来,它的突触由硅锗制成,直径为25纳米。在测试过程中,研究人员发现这种芯片能够识别笔迹样本,准确率高达95%。

以前,很难控制离子流,因为现有的设计使用非晶材料,没有明确的结构。这导致了无限可能的路径——这影响了神经网络学习和计算的效率和结果。

然而,由于其固有的、均匀的结构,所使用的材料产生了更稳定的离子流。

麻省理工学院电子与微系统技术实验室研究实验室的首席研究员Jeehwan Kim教授说:“一旦你用人工神经元施加一些电压来表示一些数据,你就必须擦除这些数据,然后再用完全相同的方式把它们写出来。”“但在非晶固体中,当你再写一次时,离子向着不同的方向运动,因为有很多缺陷。这一潮流正在改变,很难控制。这是最大的问题——人工突触的不均匀性。”


除了手写之外,该团队还表示,人工突触的设计可能会使小型、便携的神经网络设备成为可能,这些设备只有在今天通过超级计算机才能完成复杂的计算。

“最终,我们想要一个指甲那么大的芯片来取代一台大型超级计算机,”Kim说。“这为生产真正的人造硬件打开了一个台阶。”

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