模拟大脑的人工突触

它让我们停车更加得心应手,为我们提供购物建议,甚至还会在亚马逊上购物:事实证明,人工智能(AI)可以成为人类的得力助手。这背后是人工智能在短短几秒内分析海量数据的能力——直到现在,这都是基于软件来完成的。但无论算法多么智能,传统的计算机芯片正日益接近其极限——不仅计算能力不足,而且能耗过大。在这种情况下,诸如自动驾驶“联网汽车”等应用几乎不可能实现。相应的解决方案是——将硬件也智能化。人工突触模拟了人脑中的神经元,拥有类似的学习能力,应用前景非常广阔。

人工突触需要具备新功能

突触

学习能力是人工突触的决定性要素。与生物系统类似,人工突触只有具备学习能力,才能预选出真正需要处理的数据。 贺利氏和于利希-亚琛研究联盟(JARA)的研究人员 已经取得了成功。他们发现了使人工突触随意切换的方法,这样人工突触就能控制数据量。通过集成一种电阻,人工突触可以在低电压值和高电压值之间切换,这样就能控制智能系统优先处理哪些数据,而且能耗也比过去低得多。这一切的实现,全都归功于一种特殊的器件。

秘诀所在:氧化层中掺入了杂质原子的忆阻器

为了能够控制人工突触的切换时间,从而控制数据处理过程,贺利氏率先在忆阻器的超纯、超薄非晶态石英玻璃层中掺入杂质原子。专家们发现,不同的杂质原子数量可用于构建不同类型的人工突触,而这些人工突触可以用不同的方式激活。这样,制造商就可以根据需求,开发出具有特性功能的忆阻器。

这种经过特殊掺杂的石英玻璃由 贺利氏科纳米全球业务单元 开发和生产,并且获得了专利。在一项测试中,忆阻器的切换时间达到了1.4纳秒,刷新了此前10纳秒的记录。忆阻器为神经拟态计算机的发展提供了理想的条件。