或?yàn)橄乱淮窠?jīng)態(tài)計(jì)算系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報(bào)道，IBM公司的科學(xué)家使用相變材料，制造出了能存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的隨機(jī)脈沖神經(jīng)元。科研人員表示，這種神經(jīng)元集群與人造突觸等納米計(jì)算元件聯(lián)合，或是制造可用于認(rèn)知計(jì)算領(lǐng)域的下一代超密集神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)的關(guān)鍵，這一系統(tǒng)可用于認(rèn)知計(jì)算領(lǐng)域。

研究負(fù)責(zé)人埃萬杰洛斯·埃萊夫特里烏說：“十多年來，我們一直在研究相變存儲(chǔ)（PCM）材料。今年5月我們公布的最新相變存儲(chǔ)技術(shù)表明，每個(gè)單元能穩(wěn)定存儲(chǔ)3比特?cái)?shù)據(jù)；現(xiàn)在我們?cè)俅巫C明，基于相變材料的人工神經(jīng)元能執(zhí)行多種計(jì)算，如檢測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等，而且速度快、能耗低。”

最新制造出的人工神經(jīng)元由包括鍺銻碲化物在內(nèi)的相變材料組成，這些相變材料會(huì)展示出非結(jié)晶態(tài)和結(jié)晶態(tài)兩種穩(wěn)定的狀態(tài)：一種非結(jié)晶態(tài)；一種結(jié)晶態(tài)，是制造可擦寫藍(lán)光光盤的基礎(chǔ)。

在最新研究中，科學(xué)家們?cè)谌斯ど窠?jīng)元上施加了一系列電子脈沖，使相變材料不斷結(jié)晶，最終導(dǎo)致神經(jīng)元“點(diǎn)火”。在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，這一功能被稱為生物神經(jīng)元的集成—點(diǎn)火屬性，它是基于事件的計(jì)算基礎(chǔ)。從原理上說，與人們接觸某些熱東西后大腦的反應(yīng)一樣。

這一發(fā)現(xiàn)使單個(gè)神經(jīng)元也能被用來探測(cè)行為模式，發(fā)現(xiàn)基于事件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流內(nèi)的關(guān)聯(lián)。例如，在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器能收集并分析海量天氣數(shù)據(jù)用于天氣預(yù)報(bào)；這一人工神經(jīng)元也能用來探測(cè)金融交易模式中的差異。能用于擁有協(xié)同定位存儲(chǔ)和處理單元的神經(jīng)形態(tài)協(xié)同處理器內(nèi)。

IBM的科學(xué)家們讓數(shù)百個(gè)神經(jīng)元組成集群，并使用它們來代表快而復(fù)雜的信號(hào)；同時(shí)證明，這些人工神經(jīng)元能耐受數(shù)十億次的開關(guān)操作，相當(dāng)于以100赫茲的更新頻率工作多年。神經(jīng)元每次更新所需的能量不到5皮焦（10-12焦），平均電壓不足120微瓦（百萬分之一瓦）。