高性能接口型憶阻器問世,可用作神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的人造突觸
(資料圖片僅供參考)
美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家試圖復(fù)制人腦無與倫比的計(jì)算能力,他們制造出了一種新的接口型憶阻設(shè)備。研究結(jié)果表明,該設(shè)備具有良好的可編程性和可靠性,可用作下一代神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的人造突觸。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《先進(jìn)智能系統(tǒng)》雜志。研究示意圖
圖片來源:物理學(xué)家組織網(wǎng)
研究團(tuán)隊(duì)指出,與馮·諾依曼架構(gòu)的數(shù)字計(jì)算不同,受生物系統(tǒng)啟發(fā)的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算能像大腦一樣工作。人腦突觸連接著1000億個(gè)發(fā)送和接收化學(xué)信息的神經(jīng)元,突觸在同一位置存儲和處理信息,這為人腦處理信息節(jié)省了時(shí)間和精力。而傳統(tǒng)計(jì)算中,計(jì)算和存儲是分開的。神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)包括低能耗、高并行性和出色的容錯能力。畢竟,人腦的運(yùn)行功率只有20瓦,但學(xué)習(xí)效率極高,這些優(yōu)勢使其非常適合學(xué)習(xí)、識別和決策等高級計(jì)算任務(wù)。
現(xiàn)有神經(jīng)形態(tài)計(jì)算依賴憶阻器等新興設(shè)備。憶阻器與目前的電阻器不同,它旨在復(fù)制突觸的結(jié)構(gòu)和功能,同時(shí)具有編程和記憶能力?,F(xiàn)有的憶阻器包括細(xì)絲系統(tǒng),但這一系統(tǒng)容易過熱,缺乏穩(wěn)定性和可靠性。
鑒于此,研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,研究出了一種名為“接口型憶阻器”的新結(jié)構(gòu),這種新器件結(jié)構(gòu)簡單、可靠且性能極高。他們使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬來測試接口型憶阻器的計(jì)算性能,結(jié)果表明,該器件具有良好的一致性、可編程性和可靠性,識別準(zhǔn)確率達(dá)到94.72%。
此外,接口型憶阻器可以縮小到納米尺寸,即使是目前的細(xì)絲憶阻器技術(shù)也無法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。尤其是與基于晶體管的神經(jīng)形態(tài)芯片相比,新型接口型憶阻器所需的功率要少得多,而晶體管受摩爾定律限制,很難繼續(xù)小型化。諸多優(yōu)勢使這些新型接口型憶阻設(shè)備可成為下一代神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的基本硬件。
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