新西蘭類腦計算芯片新突破!原子級組件構建,可模仿大腦信號傳導

發表時間:2019-11-13 08:44

智東西(公眾號:zhidxcom)

編 | 韋世瑋

智東西11月7日消息,據外媒Tech Xplore報道,近日,新西蘭坎特伯雷大學(University of Canterbury)的Simon Brown教授帶領團隊成功研發了一種類腦計算芯片,該芯片可解決隱私問題和全球溫室氣體排放問題。

據研究論文顯示,該芯片的信號與大腦神經元網絡信號十分相似,不僅有利于構建新型計算機,還可通過邊緣計算大大減少谷歌和Facebook等公司共享的數據量,從而降低計算機不斷增長的能耗。

該論文于2019年11月1日發表在學術界頂級期刊《科學進展(Science Advances)》雜志中,名為《自組織納米網絡中的雪崩和臨界性(Avalanches and criticality in self-organized nanoscale networks)》。

同時,該論文由博士生Josh Mallinson、Shota Shirai、Edoardo Galli,以及博士后研究員Susant Acharya和Saurabh Bose共同撰寫。

一、原子級組件構建,可模仿大腦信號傳導

這顆芯片基于納米粒子自組織,通過利用比人類頭發還要細十萬倍的物理組織,來形成與大腦類似的網絡。

與此同時,這顆芯片的組件為原子級,極其微小,除了用電子顯微鏡外,無法用肉眼或常規顯微鏡觀測。

經研究表明,這種類型的芯片的確能模仿大腦的信號傳導行為,這些信號將指令從一個神經元傳遞到另一個神經元,因此復制它們是制造類腦計算芯片的重要一步。

“我們對芯片上的‘雪崩’,或脈沖電壓的級聯復制在大腦中觀察到‘動作電位’的‘雪崩’程度感到驚訝。”Brown教授表示。

其中,在電子物理現象中,“雪崩”指一個電子從放電極到收塵極,由于碰撞電離,電子數將呈“雪崩”式增加。

▲原子交換和滲透網絡示意圖

二、進一步開發片上模式識別,研發新型AI功能

在Brown教授看來,這些芯片可能將提供另一種類型的AI。

通過了解底層的物理過程,研究團隊將設計這些芯片并控制其行為,以進行圖像識別等工作。其中的關鍵在于,這些芯片的片上處理和低功耗性能,將實現目前還未能實現的新應用。

現階段,芯片的片上模式識別技術主要應用于智能手機、機器人、自動駕駛汽車,以及生物醫學設備的視網膜掃描中。

三、從倫理學考量研發,解決共享數據隱患

值得一提的是,Brown教授的研發團隊也注重目前社會對AI相關問題的擔憂。

因此,他們將與社會科學家合作,在開展研究的同時也將從倫理學進行考量。

與此同時,隨著這類芯片能在手機上進行更多的數據處理,有可能將解決Facebook和谷歌等大公司在共享數據方面的擔憂。

結語:類腦計算芯片仍有更多發展潛力與可能

自類腦計算技術興起以來,類腦計算機和類腦計算芯片的相關研發工作,已在學術界和產業界刮起了陣陣熱潮。

其中,從2011年IBM研發的第一代具有感知和認知功能的Truenorth芯片,到今年清華大學研發的面向AGI(Artificial general intelligence,通用人工智能)領域的異構融合“天機”芯片,類腦計算芯片技術經歷不斷的迭代和演進,已有了更高效的性能,以及更廣泛的應用場景。

而此次,坎特伯雷大學研究團隊研發的類腦計算芯片,不僅能解決隱私問題和溫室氣體排放的社會倫理和環境問題,同時也給產學界的類腦計算技術研究提供了一個新的思路和方向。

雖然,現階段的類腦計算芯片還處于研發階段,尚未真正并廣泛地應用在人體或是計算機中,但它給予未來的極大便利,也值得人們去對它進一步地想象和探索。

論文鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/5/11/eaaw8438

文章來源:Tech Xplore

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