“人工神经突触”会使超级计算机模拟人类大脑

研究者称“人工神经突触”这项技术能帮助提高机器人技术,无人驾驶技术和股票交易等方面。

靠着有着人类相似能力的大型大脑相似机器解决难题已经成为一个现实,研究者已经发明出比以前更好的微观工具,可以模拟人类大脑中的那些神经元细胞连接。

韩国浦项工科大学的材料学家,Tae-Woo Lee表示新的研究技术会引导更好的机器人,无人驾驶汽车,数据挖掘,医疗检测,股票交易分析等技术,以及提高其它在未来的智能机器用户交互系统。

人类大脑强大的计算能力来源于它的“连接”。以前的研究表明,大脑有大概1000亿的神经元细胞,一千万亿的连接将这些细胞结合。每一个连接点,或者说“突触”-一个神经元细胞每秒传导10次。

理论上,大脑可以每秒工作万亿次。与之相比较,世界上最快的超级计算机,中国生产的天河2号,能够拿出每秒5500千亿次的计算能力。然而,研究表明,大脑只会消耗大概20瓦,还不够点亮一个电灯泡,而天河2号消耗1780万瓦的能量,能打开900000个同样的电灯泡。

Lee告诉Live Science杂志“科学家们希望做出的计算机,能像人脑一样消耗少,有效率。”“关键是发展模拟生物行为的人工突触技术。”

直到现在,人工突触相比生物突触而言,还会消耗更多的能量。先前研究表明,生物突触每次神经元传导消耗10 femto。现在,Lee与同事们已经能开发出人工突触每次只需1.23 femto,他们表示,这是人工突触发展以来的最低能量消耗。(与之比较,从3.3米高掉落地上的小苹果产生1000亿femto)

Lee表示,“这表明能量消耗和人工大脑记忆密度最终会与生物大脑匹敌,甚至消耗更少。”

这些人工突触有点像晶体管,或者说电子开关,通过拨动开和关,就能模拟突触传导。

研究者在4英寸的晶片上焊接了144个突触晶体管。在设备的中心安装200到300纳米宽的导线(人类头发大概100000纳米宽)这些很小的特征会帮助降低能量消耗。

研究者解释说,此设备由一种互相包裹的有机材料制成,这些材料使得人工突触陷波,释放带电离子,模拟人工突触工作和电子开关如何拨动开和关。

人工突触模拟人类神经纤维的形和灵活度。Lee称原理上,我们可以将他们做成3D网格形式模拟人类的大脑,然而,这需要3D打印技术的提高以制作这样的3D模型。

Lee还表示,研究者现在开发的纳米线只有几纳米宽。他们坚信还可以通过修补选择和材料结构减少晶体管的能量消耗。

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