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随着研究人员创造设计并运行人工突触的第一次实际测试,可以让计算机复制一些大脑中最强大和最复杂的功能,新的计算时代就越来越近了。
虽然计算机似乎比我们的大脑更强大,但由于处理神经元之间连接的突触,我们实际上可以处理比二进制“开”和“关”更宽范围的可能信号。
在计算机中复制该功能需要人工突触,可以可靠地发送所有那些微妙不同的信号。正如他们在周一的期刊上所描述的那样 自然材料 麻省理工学院的研究人员已经完成了他们所谓的第一次这种人工突触的实际测试,释放出所谓的神经形态计算。
虽然测试只发生在计算机模拟中,但测试很有希望。研究人员使用人工突触设计来识别不同的手写样本。他们运行的模拟几乎与现有传统算法在准确度方面所能达到的相匹配 - 95%对97% - 这对于技术来说是一个令人印象深刻的起点是绝对的初期。
传统数字计算机依赖于二进制信令。值为1表示“打开”,而值为零表示“关闭”。因为计算机可以比我们更快更有效地执行特定计算,所以很容易假设这种二进制方法比我们的方法更好。大脑。
但是我们每个大脑内的1000亿个神经元的模拟设置可以说要复杂得多。 100 兆 管理这些神经元之间连接的突触并不是简单地发送或关闭信号。
流过给定突触的不同类型和数量的离子决定了它发送给特定神经元的信号强度,以及可能消息的频谱意味着我们的大脑可以解锁更多种类的计算。如果计算机可以为他们已经相当大的工具包增加这种复杂性,你会看到一些非常强大的机器 - 他们也不需要是巨人。
问题在于:大自然有几十亿年来完善我们的大脑和其他物种的突触。研究人员只是试图创造合成的等价物几年,并有一些主要的绊脚石。最大的问题是任何人工突触都必须可靠地为它接收的每个输入发送相同类型的信号,否则复杂性就会降低为混乱。
“一旦你用人工神经元施加一些电压来表示一些数据,你必须擦除并能够以完全相同的方式再次写入它,”Kim说。 “但是在无定形固体中,当你再次写入时,离子会向不同的方向发展,因为存在许多缺陷。这个流正在改变,很难控制。这是最大的问题 - 人工突触的不均匀性。“
麻省理工学院的研究人员乐观地认为,他们的设计通过使用不同的材料,一种完美无缺陷导电的单晶硅,在这个问题上取得了重大进展。在模拟中,研究人员使用常见的晶体管材料硅锗在此基础上设计了人工突触,它们能够在不同突触之间产生仅变化约4%的电流。这并不完美,但它对以前取得的成就有了很大的改进。
目前,这项工作仍然是理论上的,并且在模拟中证明有希望的结果与在实际的现实世界测试中实现这一结果之间存在差异。但金和他的团队很乐观。
“这开辟了生产真正人造硬件的垫脚石,”他说。