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模擬人腦神經中樞,科學家研製出超導人造突觸

大腦內的神經元傳輸和處理信息。

科技日報北京1月29日電據英國《自然》雜誌網站26日報導, 美國科學家研製出一款模擬人腦神經中樞處理過程的超導人造突觸, 其資訊處理速度比人腦更快更高效。 研究人員表示, 儘管該人造突觸商用還面臨不少困難, 但它是神經形態計算設備發展史上的里程碑, 可用于未來類腦電腦中。

神經形態計算被認為代表了未來人工智慧的重要發展方向,

其靈感來源於人類大腦。 神經形態設備模仿突觸和神經元, 將負責資料存儲和資料處理的元器件整合到同一塊晶片中, 能更節能、更快速、更高效地處理和學習資料。

但目前此類設備的工作效率很低。 因此, 美國國家標準與技術研究院(NIST)的邁克爾·施耐德領導團隊, 利用鈮超導體製造出了類神經元的電極, 並用數千個納米磁錳團簇填充超導體之間的空隙, 獲得新的人造突觸。

通過改變突觸內磁場的大小, 納米團簇能對齊指向不同方向, 使這一系統能編碼資訊, 且計算能力超過其他神經形態系統。 研究表明, 這些突觸每秒能傳遞資訊十億次, 比人類神經元快幾個數量級, 而且, 使用的能量僅為生物突觸的千分之一。

計算類比顯示, 合成神經元可對9個來源的輸入進行核對, 再將其傳遞給下一個電極。

不過施耐德表示, 如果用於複雜的計算, 需要數百萬個突觸。 其次, 這種突觸只能在接近絕對零度的溫度下運行, 且要在液氦中冷卻。 英國曼徹斯特大學電腦工程師史蒂夫·弗伯認為, 這可能使晶片不適合小型設備使用, 但施耐德指出, 冷卻設備需要的能耗少於擁有同等計算能力的傳統電腦的能耗。

加州理工學院電子工程師卡沃·米德認為該新方法很有創意, 但目前人們還未能很好地理解生物突觸的關鍵屬性, 因此, 將新晶片用於實際計算中還需很長時間。

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