新晶體管能模擬單個(gè)神經(jīng)元執(zhí)行運(yùn)算
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)20日報(bào)道,中國和新加坡科學(xué)家合作,利用二硫化鉬創(chuàng)建出一種新型“神經(jīng)元晶體管”。每個(gè)晶體管能模擬大腦中的單個(gè)神經(jīng)元執(zhí)行計(jì)算任務(wù),可成為構(gòu)建各種類神經(jīng)硬件的基本組件。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《納米技術(shù)》雜志上。
只有具備能像神經(jīng)元一樣執(zhí)行加權(quán)和閾值運(yùn)算等功能的晶體管,才能被稱為“神經(jīng)元晶體管”。加權(quán)和閾值運(yùn)算是指,單個(gè)神經(jīng)元能接收到其他許多神經(jīng)元發(fā)來的信號(hào)并將這些信號(hào)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算,再將獲得的加權(quán)總值與閾值進(jìn)行比較,決定是否激活某種神經(jīng)反應(yīng)。人腦擁有數(shù)百億個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞,這些神經(jīng)元每秒要進(jìn)行很多次加權(quán)運(yùn)算和閾值比較,對人類的意識(shí)和行為進(jìn)行調(diào)控。 新研究中,成都電子科技大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的科學(xué)家們,從一類被稱為“過渡金屬硫化物”的新型二維半導(dǎo)體材料中,挑選出二硫化鉬取代傳統(tǒng)晶體管中的硅基,研制出了能模擬單個(gè)神經(jīng)元功能的晶體管。 研究小組對神經(jīng)元晶體管的類神經(jīng)功能進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明,神經(jīng)元晶體管能在兩個(gè)邏輯門的同步調(diào)控下,執(zhí)行加權(quán)運(yùn)算功能,并完成了一個(gè)類似于用算盤進(jìn)行的計(jì)算任務(wù),且在運(yùn)算速度上具有明顯優(yōu)勢。 研究還發(fā)現(xiàn),其他研究人員之前創(chuàng)建的神經(jīng)元晶體管,通常只能以不到0.05赫茲的頻率執(zhí)行運(yùn)算,這個(gè)頻率遠(yuǎn)低于人腦神經(jīng)元激活神經(jīng)反應(yīng)所需的5赫茲這一平均值,而這次獲得的二硫化鉬神經(jīng)元晶體管,能在0.01赫茲到15赫茲的大頻率范圍內(nèi)工作,因此在開發(fā)類神經(jīng)硬件方面具有無可比擬的優(yōu)勢。 研究團(tuán)隊(duì)希望,接下來向神經(jīng)元晶體管加入更多邏輯門,創(chuàng)建出更實(shí)用的具有生物學(xué)功能的神經(jīng)元模型,進(jìn)而將這些神經(jīng)元晶體管集成到模擬神經(jīng)突觸的憶阻器中,構(gòu)建出模擬大腦功能的人工神經(jīng)系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞: 晶體管
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