美國麻省理工學(xué)院設(shè)計一種人造突觸 精確控制流過的電流強度

人腦約有一千億個神經(jīng)元，神經(jīng)元通過100萬億突觸（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)計算”的研究人員試圖設(shè)計出像人腦一樣工作的計算機芯片，通過模擬信號工作，類似于神經(jīng)元。通過這種方式，小型神經(jīng)形態(tài)芯片可以像大腦一樣有效地處理數(shù)以百萬計的并行計算，而目前只有大型超級計算機才可能實現(xiàn)。這種便攜式人工智能方法中亟待解決的問題便是神經(jīng)突觸。

日前，麻省理工學(xué)院的工程師設(shè)計了一種人造突觸，能夠精確地控制流過它的電流強度，類似于離子在神經(jīng)元之間流動的方式，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別手寫樣本，準確率高達95%。該研究成果發(fā)表在《自然—材料》期刊上，標志著人類向便攜式，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，每個芯片由“輸入/隱藏/輸出神經(jīng)元”組成，每個神經(jīng)元通過基于細絲的人造突觸連接到其它“神經(jīng)元”。每個突觸約25納米，且之間離子流的差異僅為4%，是目前實驗室能達到的最一致的裝置，也是演示人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。隨后研究人員進行人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算機模擬，識別手寫樣本，其準確率達到了95%，而現(xiàn)有軟件算法的精度為97%。

該團隊正在模擬基礎(chǔ)上制作真正可執(zhí)行識別手寫任務(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)雜計算，最終實現(xiàn)利用指甲蓋大小的芯片代替超級計算機。