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美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家試圖復制人腦無與倫比的計算能力，他們制造出了一種新的接口型憶阻設備。研究結(jié)果表明，該設備具有良好的可編程性和可靠性，可用作下一代神經(jīng)形態(tài)計算的人造突觸。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《先進智能系統(tǒng)》雜志。

研究示意圖

圖片來源：物理學家組織網(wǎng)

研究團隊指出，與馮·諾依曼架構(gòu)的數(shù)字計算不同，受生物系統(tǒng)啟發(fā)的神經(jīng)形態(tài)計算能像大腦一樣工作。人腦突觸連接著1000億個發(fā)送和接收化學信息的神經(jīng)元，突觸在同一位置存儲和處理信息，這為人腦處理信息節(jié)省了時間和精力。而傳統(tǒng)計算中，計算和存儲是分開的。神經(jīng)形態(tài)計算的優(yōu)點包括低能耗、高并行性和出色的容錯能力。畢竟，人腦的運行功率只有20瓦，但學習效率極高，這些優(yōu)勢使其非常適合學習、識別和決策等高級計算任務。

現(xiàn)有神經(jīng)形態(tài)計算依賴憶阻器等新興設備。憶阻器與目前的電阻器不同，它旨在復制突觸的結(jié)構(gòu)和功能，同時具有編程和記憶能力。現(xiàn)有的憶阻器包括細絲系統(tǒng)，但這一系統(tǒng)容易過熱，缺乏穩(wěn)定性和可靠性。

鑒于此，研究團隊另辟蹊徑，研究出了一種名為“接口型憶阻器”的新結(jié)構(gòu)，這種新器件結(jié)構(gòu)簡單、可靠且性能極高。他們使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡模擬來測試接口型憶阻器的計算性能，結(jié)果表明，該器件具有良好的一致性、可編程性和可靠性，識別準確率達到94.72%。

此外，接口型憶阻器可以縮小到納米尺寸，即使是目前的細絲憶阻器技術(shù)也無法實現(xiàn)這一點。尤其是與基于晶體管的神經(jīng)形態(tài)芯片相比，新型接口型憶阻器所需的功率要少得多，而晶體管受摩爾定律限制，很難繼續(xù)小型化。諸多優(yōu)勢使這些新型接口型憶阻設備可成為下一代神經(jīng)形態(tài)計算的基本硬件。

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