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指甲盖大小的芯片或可代替超级计算机?

科普小知识2021-10-23 08:04:48
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根据科技部官方网站上的信息,麻省理工学院的工程师最近设计了一种人工突触,可以精确控制流经它的电流强度,类似于神经元之间的离子流动方式,并利用硅锗制作了人工突触芯片。该芯片及其突触可用于模拟研究中手写样本的识别,准确率达95%。研究结果发表在《自然材料》杂志上,标志着向便携式低功耗神经形态芯片迈出了重要的一步。

据报道,人类大脑有大约1000亿个神经元,它们通过100万亿个突触传递指令,使大脑能够以闪电般的速度识别模式,完成记忆和其他学习任务。新兴领域“神经形态计量学”的研究人员正试图设计一种计算机芯片,它像人脑一样工作,通过模拟信号工作,类似于神经元。通过这种方式,小型神经形态芯片可以像大脑一样高效地处理数百万次并行计算,目前只有大型超级计算机才能做到这一点。这种便携式人工智能方法迫切需要解决的问题是神经突触。

研究人员使用硅锗制造人工突触来形成神经形态芯片。每个芯片由“输入/隐藏/输出神经元”组成。每个神经元通过基于细丝的人工突触与其他“神经元”相连。每个突触大约有25纳米,突触之间的离子流差异只有4%。这是目前实验室能达到的最一致的装置,也是演示人工神经网络的关键。然后研究人员对人工神经网络进行计算机模拟,识别手写样本的准确率为95%,而现有软件算法的准确率为97%。

在模拟的基础上,该团队正在制造一种能够真正执行手写识别任务的神经形态学芯片,并期望利用其人工突触设计来制造更小、更便携的用于执行复杂计算的神经网络设备,最终实现用钉帽大小的芯片取代超级计算机。