美國(guó)開(kāi)發(fā)出“大腦芯片”人造突觸

    人腦約有一千億個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)元通過(guò)100萬(wàn)億突觸（即神經(jīng)元之間的空間）傳遞指令，使大腦能夠以閃電般的速度識(shí)別圖案，完成記憶并執(zhí)行其它學(xué)習(xí)任務(wù)。新興領(lǐng)域“神經(jīng)形態(tài)計(jì)算”的研究人員試圖設(shè)計(jì)出像人腦一樣工作的計(jì)算機(jī)芯片，通過(guò)模擬信號(hào)工作，類似于神經(jīng)元。通過(guò)這種方式，小型神經(jīng)形態(tài)芯片可以像大腦一樣有效地處理數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的并行計(jì)算，而目前只有大型超級(jí)計(jì)算機(jī)才可能實(shí)現(xiàn)。這種便攜式人工智能方法中亟待解決的問(wèn)題便是神經(jīng)突觸。

    日前，麻省理工學(xué)院的工程師設(shè)計(jì)了一種人造突觸，能夠精確地控制流過(guò)它的電流強(qiáng)度，類似于離子在神經(jīng)元之間流動(dòng)的方式，并已利用硅鍺制成人造突觸芯片。該芯片及其突觸在模擬研究中可用于識(shí)別手寫樣本，準(zhǔn)確率高達(dá)95%。該研究成果發(fā)表在《自然—材料》期刊上，標(biāo)志著人類向便攜式，低功耗神經(jīng)形態(tài)芯片邁出了重要一步。

    研究人員利用硅鍺制成人造突觸組成的神經(jīng)形態(tài)芯片，每個(gè)芯片由“輸入/隱藏/輸出神經(jīng)元”組成，每個(gè)神經(jīng)元通過(guò)基于細(xì)絲的人造突觸連接到其它“神經(jīng)元”。每個(gè)突觸約25納米，且之間離子流的差異僅為4%，是目前實(shí)驗(yàn)室能達(dá)到的最一致的裝置，也是演示人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。隨后研究人員進(jìn)行人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)模擬，識(shí)別手寫樣本，其準(zhǔn)確率達(dá)到了95%，而現(xiàn)有軟件算法的精度為97%。

    該團(tuán)隊(duì)正在模擬基礎(chǔ)上制作真正可執(zhí)行識(shí)別手寫任務(wù)的神經(jīng)形態(tài)芯片，并期望利用其人工突觸設(shè)計(jì)制造更小型、便攜式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用于執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算，最終實(shí)現(xiàn)利用指甲蓋大小的芯片代替超級(jí)計(jì)算機(jī)。