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通過高速電子探針連接的人造突觸。

圖片來源：《自然》雜志官網(wǎng)

據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站近日報(bào)道，美國科學(xué)家研制出一款模擬人腦神經(jīng)中樞處理過程的超導(dǎo)突觸，其信息處理速度比人腦更快，而且更高效。研究人員表示，盡管該人造突觸商用還面臨不少困難，但它是神經(jīng)形態(tài)計(jì)算設(shè)備發(fā)展史上的里程碑，可用于未來類腦計(jì)算機(jī)中。

神經(jīng)形態(tài)計(jì)算被認(rèn)為代表了未來人工智能的重要發(fā)展方向，其靈感來源于人類大腦。神經(jīng)形態(tài)設(shè)備模仿突觸和神經(jīng)元，將負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理的元器件整合到同一塊芯片中，能更節(jié)能、更快速、更高效地處理和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。

但目前此類設(shè)備的工作效率很低。此次，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）的邁克爾·施耐德領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，利用鈮超導(dǎo)體制造出了類神經(jīng)元的電極，并用數(shù)千個(gè)納米磁錳團(tuán)簇填充超導(dǎo)體之間的空隙，獲得了新的人造突觸。

通過改變突觸內(nèi)磁場的大小，納米團(tuán)簇能對齊指向不同方向，使這一系統(tǒng)能編碼信息，且計(jì)算能力超過其他神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)。研究表明，這些突觸每秒能傳遞信息十億次，比人類神經(jīng)元快幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而且使用的能量僅為生物突觸的千分之一。計(jì)算模擬顯示，合成神經(jīng)元可對9個(gè)來源的輸入進(jìn)行核對，再將其傳遞給下一個(gè)電極。

不過施耐德表示，如果用于復(fù)雜的計(jì)算，需要數(shù)百萬個(gè)突觸；其次，這種突觸只能在接近絕對零度的溫度下運(yùn)行，且要在液氦中冷卻。英國曼徹斯特大學(xué)計(jì)算機(jī)工程師史蒂夫·弗伯認(rèn)為，這可能使芯片不適合小型設(shè)備使用，但施耐德指出，冷卻設(shè)備需要的能耗低于擁有同等計(jì)算能力的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的能耗。

加州理工學(xué)院電子工程師卡沃·米德認(rèn)為該新方法很有創(chuàng)意，但目前人們還未能很好地理解生物突觸的關(guān)鍵屬性，因此，將新芯片用于實(shí)際計(jì)算中還需很長時(shí)間。

總編輯圈點(diǎn)

乍一看，這確實(shí)是個(gè)了不得的發(fā)明，超導(dǎo)突觸，速度快耗能還低，簡直要飛上天和人類大腦肩并肩。但仔細(xì)一看，還是不行，這玩意兒需要數(shù)百萬個(gè)才能進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，而且對溫度要求極其苛刻，還要在液氮中冷卻，真是嬌滴滴。看來，人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)的優(yōu)越性暫時(shí)還沒有什么機(jī)器能夠超越，畢竟，神經(jīng)生物學(xué)家也還沒搞明白人類大腦生物突觸的關(guān)鍵屬性，用機(jī)械模擬，總還是不得其門而入啊。（來源：科技日報(bào)）