MIT研究人員將數萬個人工大腦突觸放在一塊晶片上

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據外媒Neowin報道,來自麻省理工學院(MIT)的研究人員展示了一種新穎的電子裝置的記憶電阻器(Memristor)設計,它可以模仿大腦的神經架構來處理資訊。從本質上講,麻省理工學院的“晶片上的大腦”比一張紙屑還小,但卻容納了數以萬計的矽基元件(稱為憶阻元件),這些元件可以模仿人腦中的資訊傳輸突觸。這種“晶片上的大腦”是神經形態裝置大家族的一部分,它從大腦的神經突觸中獲得靈感,以執行復雜的計算任務。

MIT研究人員將數萬個人工大腦突觸放在一塊晶片上

現有的記憶電阻器設計在電壓刺激大量離子從一個電極流向另一個電極--一個大的傳導通道的情況下工作良好。但這些設計在較薄的傳導通道中缺乏可靠性。來自麻省理工學院的團隊在工作中解決了這一特殊領域的問題。為了開發這種新穎的設計,他們從冶金學中借用了一個關鍵概念,基本上是指合金與其組成金屬相比具有不同的物理特性。

受此啟發,研究人員將銀與銅結合在一起,製成膜電阻的正電極,並使用矽製成其負電極。這種巧妙的設計選擇使得離子能夠沿著薄的傳導通道進行一致而可靠的傳輸。“他們將兩個電極夾在非晶矽介質周圍。透過這種方式,他們圖案化了一個毫米見方的矽晶片,其中有數以萬計的憶阻元件。”

在神經變形裝置準備好後,研究人員用它來“記憶和重現”美國隊長盾牌的灰度影象。為此,他們將影象中的每個畫素等同於晶片中對應的憶阻元件,然後調製每個憶阻元件的電導,其強度與對應畫素中的顏色相對。

MIT研究人員將數萬個人工大腦突觸放在一塊晶片上

在這項測試中,與其他材料製成的晶片相比,神經形態晶片的表現更好。他們還對其進行了影象處理任務。然而,該器件再次能夠超越競爭性的記憶電阻器設計,可靠而有效地銳化和模糊了麻省理工學院基利安庭院(Killian Court)的影象。

該團隊的研究成果已經發表在《自然》雜誌上。

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