韓國科學(xué)技術(shù)研究院神經(jīng)形態(tài)工程中心團(tuán)隊宣布，他們開發(fā)出一種用于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集成元件技術(shù)。該技術(shù)可像搭“樂高”積木一樣連接神經(jīng)元和突觸，從而構(gòu)建大規(guī)模的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件。

該團(tuán)隊使用hBN制造垂直堆疊的憶阻器器件。hBN是一種有利于實現(xiàn)高集成度和超低功耗的二維材料，可展示生物神經(jīng)元和突觸的特征。團(tuán)隊設(shè)計了相同材料和相同結(jié)構(gòu)的人工神經(jīng)元和突觸器件，與傳統(tǒng)基于硅CMOS的人工神經(jīng)模仿器件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)不同，新開發(fā)的器件確保了易處理性和網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性，為大規(guī)模人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件的開發(fā)鋪平了道路。

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（A）生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理圖。（B）使用人工神經(jīng)形態(tài)裝置在硬件中實現(xiàn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電路原理圖。（C）隨著突觸權(quán)重的變化，兩個神經(jīng)元之間的連接強(qiáng)度變化的實驗結(jié)果。觀察到下游神經(jīng)元的放電程度隨著突觸重量的減小而降低。

通過集成和連接開發(fā)的設(shè)備，該團(tuán)隊還成功地在硬件中實現(xiàn)了“神經(jīng)元—突觸—神經(jīng)元”結(jié)構(gòu)。這是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元塊，可演示基于尖峰信號的信息傳輸，類似于人腦的工作方式。

通過實驗，團(tuán)隊驗證了兩個神經(jīng)元之間尖峰信號信息的調(diào)制，其可根據(jù)人工突觸裝置的突觸權(quán)重進(jìn)行調(diào)整。團(tuán)隊還展示了將基于hBN的新興設(shè)備用于低功耗、大規(guī)模AI硬件系統(tǒng)的潛力。

研究人員表示，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)可用于有效處理現(xiàn)實生活中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，如智慧城市、醫(yī)療保健、下一代通信、天氣預(yù)報和自動駕駛汽車。新研究成果將通過顯著減少能源使用，同時超越現(xiàn)有基于硅CMOS的器件的擴(kuò)展限制，幫助改善碳排放等環(huán)境問題。