新型类脑晶体管模仿人类智能 可在室温下节能执行联想学习

发布时间:2024-04-22 14:41:44 来源: sp20240422

  美国西北大学、波士顿学院和麻省理工学院研究人员从人脑中汲取灵感,开发出一种能够进行更高层次思维的新型突触晶体管,可像人脑一样同时处理和存储信息。在新的实验中,研究人员证明晶体管对数据进行分类的能力,超越了简单的机器学习任务,并且能够执行联想学习。研究成果20日发表在《自然》杂志上。

  尽管之前的研究已利用类似的策略来开发类脑计算设备,但这些晶体管只能在低温中运行。相比来说,新设备在室温下运行很稳定。它在快速运行时消耗的能量很少,即使断电也能保留存储的信息,这使其成为实际应用中的理想选择。

  研究团队探索了莫尔条纹物理学的新进展。莫尔条纹是一种几何设计,当两种图案相互层叠时就会出现。当二维材料堆叠时,会出现单独一层不存在的新特性。当这些层扭曲形成莫尔条纹时,电子特性前所未有的可调性成为可能。

  对于新设备,研究人员结合了两种不同类型的原子薄材料:双层石墨烯和六方氮化硼。当堆叠并有目的地扭曲时,这些材料形成了莫尔条纹。研究人员可在每个石墨烯层中实现不同的电子特性。通过正确选择扭曲,研究人员利用莫尔条纹物理学在室温下实现神经形态功能。

  为了测试晶体管,团队训练它识别相似但不相同的模式。他们还推出了一种新型纳米电子设备,以节能的方式对数据进行分析和分类。

  首先,研究人员向设备展示了一种模式:000(连续三个零),然后,他们要求人工智能识别相似的模式,例如111或101。研究人员表示:“如果我们训练它检测000,然后给它111和101,它就会知道111与000比101更相似。000和111并不完全相同,但都是连续的三位数字。认识到相似性是一种更高层次的认知形式,被称为联想学习”。

(责编:张泰运、姜洁)