新型人造神经突触可以模拟人脑性能

这些人造突触是一种晶体管,或者是电子开关,通过开关可以模拟神经突触的发射。

       现在,研究人员已经开发出了一些小机器,相比之前的产品可以更好第模拟人类大脑神经元之间的连接。因此,与人脑相似,并具备与人类能力相仿的机器可能会成为现实,  新的研究可能使机器人制造、无人驾驶汽车、数据挖掘、医疗诊断、证券交易分析以及其他只能人工交互系统领域有更快的发展。

  

       人脑强大的计算能力的根源在于他的内部连接,之前的研究显示,大脑约有1千亿个神经元,以及1万亿个神经元之间的连接。对每一个连接,或者叫突触,神经元每秒会发射10次信息。  

       原则上,人脑可以执行每秒约10万亿次运算,相比之下,世界上最快的超级计算机,中国的天河二号,也只能够最高进行每秒约55万亿运算,然而,以往的研究表明,人的大脑消耗的功率大约在20瓦,这是仅够点亮一个昏暗的灯泡,而天河二号的功耗却大约在17.8兆瓦,这足够运行90万只这样的灯泡。  

       科学家们想制造模仿人脑功耗和效率的计算机,人工突触的发展将是关键的一步。  

       不过直到现在,人工突触消耗的能量比生物突触消耗的能量还是多很多。之前的研究显示,生物神经元每次运行只要消耗10飞摩尔的能量,而现在,韩国浦项大学的材料科学家和高级学者Tae-Woo Lee带领的研究团队生产的人工突触只需要1.23飞摩尔的能量。  这项研究表明,未来的生物大脑在能源消耗和存储密度方面最终将超越人脑,Tae-Woo Lee说。  

       这些人造突触是一种晶体管,或者是电子开关,通过开关可以模拟神经突触的发射。  

       研究人员在4英寸(10厘米)的晶元上造了144个突触晶体管,在这些晶体管中是200至300纳米(十亿分之一米)宽的线。(一般人的头发是10万纳米宽。)这些器件的微型尺寸有助于降低功耗,研究人员说。

       这种设备使用有机材料互相包裹制造而成,这些材料可以有助于人造突触捕捉或释放电离子,模仿生物突触的工作方式。  

       这种人造突触模仿人类神经纤维的长度和灵活性,理论上研究人员可以以3D网格的形式模拟人类的大脑,不过Tae-Woo Lee说,3D打印还不能打出这样的模型。  研究人员正在开发只有几十纳米宽的纳米有机线,他们认为可以通过对材料的结构和类型进行选择,进一步降低突触晶体管能耗。
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