突破性的突触晶体管:迈向类似大脑的计算

知兼 2024-01-29 21:26:59

在一个人工智能和机器学习正在重新定义可能性的时代,由美国西北大学、波士顿学院和麻省理工学院(MIT)的研究人员的共同努力,研发了一种新的突触晶体管(synaptic transistor),可以在室温下高效运行,标志着在模仿人类大脑计算能力方面的重大飞跃。

莫尔量子材料的黎明

这一突破的核心是莫尔量子材料(Moiré Quantum Materials)的创新使用。这些材料诞生于石墨烯和六边形氮化硼等二维结构的精确分层,表现出独特的电子现象。当这些层被巧妙地扭曲时,它们会形成摩尔纹图案,导致以前在实际温度下无法实现的增强的库仑互动效应(Coulomb interactions)。

这一研究克服了长期以来困扰该领域的关键局限性:对超低温的依赖。新的突触晶体管的工作电压仅为20皮瓦(10^(-12)瓦),证明了其能源效率,并且可以在室温下无缝工作。

弥合大脑和机器之间的差距

人类大脑是大自然的奇迹,通过处理和记忆的无缝整合实现了计算效率。这种生物架构与传统数字计算系统形成鲜明对比,在传统数字计算系统中,微处理器和内存之间的数据传输会造成能源瓶颈。

摩尔突触晶体管体现了范式转变,反映了类似大脑的集成架构,因为大脑的架构与数字计算机截然不同。这项研究的首席研究人员之一Hersam教授表示,通过将内存和信息处理同地定位,该设备实现了并发功能,为节能计算打开了大门。

超越传统计算

传统数字系统通过将更多的晶体管打包到集成电路中取得了长足进步,然而这带来了巨大的能源成本。随着大数据时代的蓬勃发展,数字计算方法越来越不可持续。摩尔突触晶体管预示着对计算硬件的重新思考,特别是人工智能和机器学习任务。

这项研究中的不对称摩尔电势(asymmetric moiré potential)导致强大的电子棘轮状态(electronic ratchet states),通过非易失性电荷载体注入(non-volatile charge carrier injection)对电导率进行控制。这一特征对神经形态功能(neuromorphic functionalities)至关重要,因为它比以往任何技术都更像一个生物过程。

高级能力和测试

为了展示其能力,该团队使晶体管承担了复杂的模式识别任务,这是联想学习的一个基本方面。晶体管可以区分类似的模式,即使在更具挑战性的条件下,也能显示出高级的认知水平。这种能 力对于当前人工智能算法步履蹒跚的应用至关重要,例如自动驾驶车辆在恶劣天气条件下的应用。

影响和未来方向

这项研究的影响是深远的。摩尔突触晶体管具有低功耗和室温功能,可能是未来节能计算设备的基石。它开辟了人工智能的新途径,特别是在边缘计算和硬件加速器方面,这对处理智能设备生成的大量数据至关重要。

当我们继续探索摩尔量子材料的未开发潜力时,突触晶体管很可能是一系列革命性工具中的第一个,重塑了我们对人工智能和其他方法。

37 阅读:7848
评论列表
  • 2024-01-31 00:36

    生物的思维如果能被机械复制,那么生物本身的思维就是一段程序。

    一路前行 回复:
    程序嘛,比如你设计了一个机器人的一生每时每刻要做的行为代码,他就会按照这个行动。这个不算啥,因为单独行为会有特异性很容易分辨。如果你设计了一个机器人群体全部代码,每个机器人都有合理的互动,这就形成了伪装的真实。如果你把这种互动代码多做几个,那么每次从中间挑选的行动就叫随机。 但不管模仿如何逼真,都没有完全的随机,行为是可控的,这就叫性格。所以一件事不管别人看来有多少不同的选择,当事机器人都会在一个框架里向前进,永远改变不了方向。
    知兼 回复:
    如何证明不是呢?
    知兼 回复: 一路前行
    其实真的可能是这样的,只不过编程的基底不一定是硅基或碳基,可能是更大更丰富的基底
  • 2024-02-13 03:58

    研习科技非虚耗,而其道实多险阻。今时西土之科技体系暨规范经纬,普施于世,涵盖纪元、度量、文字、言语、思维范式、审美意蕴乃至历史渊源诸端,皆为西人科技勃兴之强大依托也。至于华夏及其他非西方诸邦,在此格局之下求科技之进步,必先究习西洋之语言文字、思维方式与文化精要,此过程耗力颇巨,且需长久时日及丰沛资财。尤可忧者,全面向学西境文明之际,我辈或不自觉地为其所浸染,甚或有被其洗脑、同化之虞,致一现象:举世各国皆在为西方文明构筑之科技架构添砖加瓦,而自身文明之瑰宝渐行消逝。然华夏文明底蕴深厚,若能将国学之优势转为驱动科技发展之力,国人科研之事必将更为从容自如。遐想若科技话语之权柄操持在我华夏手中,则科技创新之先机必归我有,此举定将带来国家民族之巨大荣耀与实际利益。故尔,亟须重审华夏文明之价值内涵,自其中提炼出足以促动科技跃进之要素。唯有如此,方可在国际竞争之中脱颖而出,为华夏文明之伟大复兴注入科技伟力。

    飞向宇宙 回复:
    这是谁说过的?
    一滴水 回复:
    博学且多才[点赞][点赞][点赞]
  • 2024-02-10 20:40

    做仿生人,模仿一切具有表象的实物,行为等这些我都可相信,但它不可能完全模拟一个真人,主要是那些无形的东西想法,思维,搞怪,无厘头,精神情感,主/客观想法等等,为什么呢,因为它没有一个能产生这些无形思维等的实质性躯体,有血有肉有触感的肉体,因为这些肉体是有一个个具有生命和意识(条件反射)的细胞组成,没了这些也就没了人体的天生反应和自然条件下产生无形的意识等等

    天贵 回复:
    现在的Ai是有想法的,只是它不理解它想法的结果
    知兼 回复:
    其实再往深层次思考一下,什么是生命?生命是否必须是碳基的?如果生命就是一种信息处理方式的话,何种形式都有可能。所以如果把意识看作一种信息处理流程,那么它不一定是碳基的。
    知兼 回复: 天贵
    确实有可能,就如同我们不能理解动物的语言一样
  • 2024-03-07 13:58

    研习科技非虚耗,而其道实多险阻。今时西土之科技体系暨规范经纬,普施于世,涵盖纪元、度量、文字、言语、思维范式、审美意蕴乃至历史渊源诸端,皆为西人科技勃兴之强大依托也。至于华夏及其他非西方诸邦,在此格局之下求科技之进步,必先究习西洋之语言文字、思维方式与文化精要,此过程耗力颇巨,且需长久时日及丰沛资财。尤可忧者,全面向学西境文明之际,我辈或不自觉地为其所浸染,甚或有被其洗脑、同化之虞,致一现象:举世各国皆在为西方文明构筑之科技架构添砖加瓦,而自身文明之瑰宝渐行消逝。然华夏文明底蕴深厚,若能将国学之优势转为驱动科技发展之力,国人科研之事必将更为从容自如。遐想若科技话语之权柄操持在我华夏手中,则科技创新之先机必归我有,此举定将带来国家民族之巨大荣耀与实际利益。故尔,亟须重审华夏文明之价值内涵,自其中提炼出足以促动科技跃进之要素。唯有如此,方可在国际竞争之中脱颖而出,为华夏文明之伟大复兴注入科技伟力。

  • 2024-03-21 09:02

    为啥都是强盗发明?

  • 2024-04-13 07:26

    生命的尽头似乎有一个超高科技的上帝。这是很多大科学家疯了的原因。

  • 2024-02-09 23:09

    感觉很先进高端,但“工作电压仅为20皮瓦”,电压能用“瓦”吗

  • 2024-03-26 18:04

    人体系统本身就是台计算机。科技发展到一定程度,将存在可自我复制的可能性。

  • 2024-02-10 12:32

    居然发展到这一步了[点赞][点赞][点赞]

  • 2024-01-30 15:46

    人脑与电脑始终不属同一种东西。人脑是没法被完全复制的。

    用户10xxx73 回复:
    灵魂可以拷贝,还是剪切
    韦荣鹄 回复: 用户10xxx73
    你剪给老纳看看。老纳只知道搜魂,不知道拷贝或剪辑是怎么做。玄幻小说都没有。[捂脸哭][捂脸哭][捂脸哭]
    知兼 回复:
    可能会有不同路径达到能够比肩的效果,比如能耗方面
  • 2024-02-11 14:53

    技术越来越发达了,中医无用论?我作为中国人很不爽,只是不能确定就无用[狗头]中医特定穴位传达信息,脑电波设置必定可联接人工智能设备的[得瑟]

  • 2024-04-02 06:30

    大脑能耗 就20 30w能耗低

  • 2024-04-02 19:00

    太难了,零重力飞行器,原己破解,但离现实依然遥遥无期

  • 2024-03-24 16:34

    那岂不是有晶体人要出来了

    知兼 回复:
    应该有可能,非碳基生命从理论上来说不是不行吧
  • 2024-02-10 14:20

    生物量子神经网络

    等待ai你 回复:
    然后就可以玩潜行游戏[笑着哭][笑着哭][笑着哭]
    知兼 回复:
    嗯嗯,就是这个意思
  • 2024-03-05 22:56

    人类大脑思维和暗物质有关系,你确定能超越[思考][思考][思考]

  • 2024-03-05 22:59

    思维方式再高也是一台主机,一种思维无法进化,如果沒有人类思维干扰能进化吗?[思考][思考][思考]

  • 2024-04-11 19:40

    这东西的作用,是因为脑子不够用,还是,想把脑子都用上?

    知兼 回复:
    哈哈,高评
  • 2024-03-01 13:07

    感觉可以做阳电子脑这类科幻物品了

  • 2024-03-02 18:52

    来的有点迟。都量子计算了。。

  • 2024-03-06 17:19

    厉害了[点赞]

知兼

简介:知己知彼,兼听则明,分享与产业强相关的科技动态