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【技術】新型人造神經突觸可以模擬人腦性能

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:人造神經,大腦性能

      現在,研究人員已經開發出了一些小機器,相比之前的產品可以更好第模擬人類大腦神經元之間的連接。因此,與人腦相似,并具備與人類能力相仿的機器可能會成為現實, 新的研究可能使機器人制造、無人駕駛汽車、數據挖掘、醫療診斷、證券交易分析以及其他只能人工交互系統領域有更快的發展。

    新型人造神經突觸可以模擬人腦性能

      人腦強大的計算能力的根源在于他的內部連接,之前的研究顯示,大腦約有1千億個神經元,以及1萬億個神經元之間的連接。對每一個連接,或者叫突觸,神經元每秒會發射10次信息。

      原則上,人腦可以執行每秒約10萬億次運算,相比之下,世界上最快的超級計算機,中國的天河二號,也只能夠最高進行每秒約55萬億運算,然而,以往的研究表明,人的大腦消耗的功率大約在20瓦,這是僅夠點亮一個昏暗的燈泡,而天河二號的功耗卻大約在17.8兆瓦,這足夠運行90萬只這樣的燈泡。

      科學家們想制造模仿人腦功耗和效率的計算機,人工突觸的發展將是關鍵的一步。

      不過直到現在,人工突觸消耗的能量比生物突觸消耗的能量還是多很多。之前的研究顯示,生物神經元每次運行只要消耗10飛摩爾的能量,而現在,韓國浦項大學的材料科學家和高級學者Tae-Woo Lee帶領的研究團隊生產的人工突觸只需要1.23飛摩爾的能量。 這項研究表明,未來的生物大腦在能源消耗和存儲密度方面最終將超越人腦,Tae-Woo Lee說。

      這些人造突觸是一種晶體管,或者是電子開關,通過開關可以模擬神經突觸的發射。

      研究人員在4英寸(10厘米)的晶元上造了144個突觸晶體管,在這些晶體管中是200至300納米(十億分之一米)寬的線。(一般人的頭發是10萬納米寬。)這些器件的微型尺寸有助于降低功耗,研究人員說。

      這種設備使用有機材料互相包裹制造而成,這些材料可以有助于人造突觸捕捉或釋放電離子,模仿生物突觸的工作方式。

      這種人造突觸模仿人類神經纖維的長度和靈活性,理論上研究人員可以以3D網格的形式模擬人類的大腦,不過Tae-Woo Lee說,3D打印還不能打出這樣的模型。 研究人員正在開發只有幾十納米寬的納米有機線,他們認為可以通過對材料的結構和類型進行選擇,進一步降低突觸晶體管能耗。

    (審核編輯: 滄海一土)

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