AI或迎大突破!新型类脑晶体管能模拟人类智能 可在室温下工作

in #cn6 months ago

受人类大脑的启发,美国研究人员开发了一种新的突触晶体管,能够进行更高层次的思考。

该设备由西北大学、波士顿学院和麻省理工学院(MIT)的研究人员设计,可以像人脑一样同时处理和存储信息。在新的实验中,研究人员证明,晶体管超越了简单的机器学习任务,可以对数据进行分类,并且能够进行联想学习。

尽管先前的研究利用类似的策略来开发类脑计算设备,但这些晶体管无法在低温之外工作。相比之下,这种新装置在室温下是稳定运行的。它运行速度快,消耗很少的能量,即使在断电时也能保留存储的信息,使其成为现实应用的理想选择。

最新研究成果已于近期发表在了《自然》杂志上。

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研究人员表示,“大脑与数字计算机有着根本不同的结构,在数字计算机中,数据在微处理器和存储器之间来回移动,这会消耗大量能量,并且在试图同时执行多个任务时产生瓶颈。另一方面,在大脑中,记忆和信息处理是同时完成的,从而产生了数量级更高的能源效率。”

“我们的突触晶体管更好实现了并发记忆和信息处理功能,能更好的模仿大脑。”他们补充说。

人工智能(AI)的最新进展,可以使研究人员开发更像人类大脑运行的计算机。传统的数字计算系统有单独的处理和存储单元,导致数据密集型任务消耗大量的能量。随着智能设备不断收集大量数据,研究人员正在争先恐后地寻找新的方法来处理这些数据,不需消耗越来越多的电力。

在新设备中,研究人员结合了两种不同类型的原子薄材料:双层石墨烯和六方氮化硼。当堆叠和有目的地扭曲时,材料形成了一个波纹图案。通过旋转其中一层,研究人员可以在每层石墨烯中获得不同的电子特性,即使它们之间只有原子尺度的距离。

“扭转作为一个新的设计参数,排列的数量是巨大的,”Hersam说。“石墨烯和六方氮化硼在结构上非常相似,但不同之处在于,你会得到异常强烈的莫尔效应。”

为了测试晶体管,该团队训练它识别相似但不完全相同的模式。研究人员说,他们最新的突触晶体管使机器学习和人工智能又向前迈进了一步。

“如果人工智能是为了模仿人类的思维,那么最底层的任务之一就是对数据进行分类,也就是简单地把数据分类到箱子里,”他们说,“我们的目标是推动人工智能技术向更高层次思维的方向发展。现实世界的情况往往比目前的人工智能算法所能处理的更复杂,因此我们在更复杂的条件下测试了我们的新设备,以验证它们的先进功能。”

具体而言,研究人员向设备展示了一种模式:000(连续三个零),然后,他们要求人工智能识别相似的模式,例如111或101。

研究人员表示:“如果我们训练它检测000,然后给它111和101,它就会知道111与000比101更相似。000和111并不完全相同,但都是连续的三位数字。认识到相似性是一种更高层次的认知形式,被称为联想学习”。

最终,新的突触晶体管成功地识别出类似的模式,显示出它的联想记忆。

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