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MIT设计“大脑芯片” 可不联网让汽车摄像头完善图像识别义务
作者:94 发布日期:2020-07-12

盖世汽车讯 据外媒报道,美国麻省理工学院(MIT)的工程师设计了一款“大脑芯片”(brain-on-a-chip),比一块五彩纸屑还幼,由成千上万个称为忆阻器的人造大脑突触制成。记忆体是一栽硅基组件,能够模仿人类大脑中传递新闻的突触。

(图片来源:MIT)

钻研人员借鉴了冶金原理,用银、铜和硅的相符金打造了忆阻器。当运走芯片实走几个视觉义务时,该芯片能够“记住”存储的图像,并众次复制图像。与现在用非相符金元素制成的忆阻器相比,此类芯片复制的图像更清亮、更清洁。

该项钻研展现了一栽很有前景的新式忆阻器设计,可实现神经形态设备,此栽设备是一栽新式基于电路的电子设备,其中的电路以模仿人脑神经架构的手段处理新闻。此栽受大脑启发被研发的电路能够植入幼型便携式设备,实走超级计算机才能处理的复杂计算义务。

MIT死板工程系助理教授Jeehwan Kim外示:“现在,人造突触网络以柔件的样式存在。吾们正试图为便携式人造智能体系构建真实的神经网络硬件。想象一下,将一个神经形态设备连接到车辆的摄像头,就能够识别出灯光和物体,并立即做出决策,根本无需连接到互联网。吾们期待行使更节能的忆阻器在现场、实时完善此类义务。”

忆阻器,或称记忆晶体管,是神经形态计算的基本元素。在神经形态设备中,忆阻器将充当电路中的晶体管,尽管其做事手段与大脑突触(两个神经元之间的连接点)更相通。突触会从一个神经元授与到离子样式的信号,然后向下一个神经元发送响答的信号。

传统电路中的晶体管议决切换0和1值来传输新闻,并且只有到授与到的电流信号具有肯定强度时才会实现传输。相比之下,忆阻器会逐级做事,与大脑中的突触很像。它产生的信号会按照授与到的信号的强度而转折,所以单个忆阻器有许众个值,与二元晶体管相比,可实走周围更广的操作。

与大脑突触相通,忆阻器也能够“记住”与给定电流强度有关的值,并在下一次授与到相通电流时产生十足相通的信号,确保复杂方程的答案,或实走物体视觉分类是郑重的,而此前完善此类义务必要众个晶体管和电容器。

(图片来源:MIT)

最后,科学家们设想,与传统的晶体管相比,忆阻器所需芯片的面积更幼,能够让功能兴旺的计算设备不倚赖超级计算机,联系我们甚至无需连接互联网。

但是,现有的忆阻器设计使其性能受限。单个忆阻器由一个正电极和一个负电极构成,由“开关介质”或电极之间的空阻隔开。当一个电极被施添电压时,离子会从该电极流过介质,形成一个“传导通道”,流到另一个电极。授与到的离子构成了忆阻器议决电路传输的电子信号,离子通道的大幼(以及忆阻器最后产生的信号)答与刺激电压的强度成正比。

Kim外示,现有的忆阻器在电压刺激较大的传导通道,或者有大量离子从一个电极流向另一个电极的情况下,做事得很益。但是,当忆阻器必要更薄的传导议决产生更奇妙的信号时,此类设计就不那么郑重。

传导通道越薄,从一个电极到另一个电极的离子起伏越轻,单个离子就越难保持在一首,而且,离子会倾向于脱离群体,在序言中驱逐。所以,在幼电流的刺激下,授与电极很难郑重地捕获相通数目的离子,以传输相通的信号。

所以,钻研人员借鉴冶金学的一项技术,绕开了这一局限。清淡来说,工程师们会用银行为忆阻器的正极原料。不过,钻研人员追求了一栽能够与银结相符的元素,从而能够有效地将银离子结相符在一首,同时让银离子迅速流到另一个电极。

该钻研幼组认为铜是理想的相符金元素,由于铜能够与银和硅结相符。为了用新相符金制造忆阻器,钻研幼组最先用硅制造了负电极,然后沉积幼批的铜制造了正电极,接着隐瞒了一层银,还把两个电极夹在非晶硅介质周围,从而用成千上万个忆阻器制成了一毫米见方的硅芯片。

经过测试,发现该芯片能够顺手完善图像识别义务。钻研人员外示:“吾们期待进一步研发该项技术,使其拥有更大周围的阵列来完善图像识别义务,让人们能够携带此类芯片完善上述义务,无需连接到超级计算机、互联网或云端。”



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