【科技】给计算机“大脑”全新“思维”: 忆阻器模拟神经细胞让计算机更像人

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最近，美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的研究者展示了包括100个突触在内的简单人工神经元路径，首次说明了该路径可以在图像分类中执行简单的人类视觉功能，显示了人工智能的巨大进步。

人脑比电脑有特点。

人脑有潜在的缺陷，在计算中犯各种错误，但保持着强大而比较有效的计算模型，不到一秒钟就可以完成特定的任务，一台计算机完成这些任务需要越来越多的时间和精力。

这些功能是什么？ 例如，阅读复印件时，你的大脑对看到的文字和符号做出无数瞬间的决定，区分它们的形状、相互相对的位置，根据很多背景路线导出不同级别的意思。 这发生在你阅览复印件的短时间内。 无论是改变字体，还是改变字母方向，都可以继续阅读推测同样的意思。

根据研究者在《自然》杂志上发表的论文，他们开发的线路采用了基本的人工神经网络，在演示中成功区分了3个文字的zv和n的图像，每个文字用各种风格表现，各种干扰 这个过程就像人类从小组中找到自己的朋友，从相似的钥匙串中选择正确的东西。 简单的神经线路能正确识别简单的图形。

加利福尼亚大学圣芭芭拉分校电脑工厂教授德米特里·斯塔科夫说。 “这是一小步，但也是重要的一步。 随着今后的进一步迅速发展，这条线路最终接近大脑，大脑神经元之间可能有大约100兆个突触连接。

论文作者之一，该校电气与计算工程系的法诺·； 麦克贝克说:“与实际的神经网络相比，线路非常小，但足以说明概念的实用性。” 另一位论文作者吉娜·亚当也说，随着人们对这项技术的有趣增加，研究的动力将更充分，越来越多的技术问题的处理将更快地进入市场。

记忆状态记忆发挥威力

该技术的关键是存储电阻器(存储与电阻的结合)，其电阻变化取决于电荷流动的方向。 以往，晶体管依赖于电子和空穴在半导体材料中的漂移和扩散，但存储块的动作基于离子，与人的神经细胞产生神经电信号的方法类似。

斯塔科夫说:“记忆状态的记忆以特殊的缺陷浓度分布形式，可以在记忆电阻器内往返。 与纯电子存储器相比，离子存储机制有很多特点，适合人工神经网络。 例如，多个不同的离子浓度分布带来连续的存储状态，模拟存储功能。 离子比电子重，不容易隧道，所以可以在不牺牲模拟性能的情况下大幅升级存储器电阻器。

这个模拟胜过数字记忆:为了用现有技术实现与人脑相同的功能，设备需要很大，搭载大量的晶体管会消耗越来越多的能量。 论文第一作者默克·普里佐索说，他发现，在高效的类脑计算中，以前传到电脑上的架构总是有限度的。 基于记忆电阻器的技术受到生物大脑的启发，用另一种完全不同的方法执行计算。

但是，为了接近人脑的功能，需要构筑更多的记忆电阻器，构筑更多复杂的神经网络。 这样，人类基本上就能简单地做到。 例如，可以识别一个东西不同的样子，或者从一个场景中的其他物体而不是一个对象本身推测其中是否有对象物。

未来的计算机有新的想法

最令人兴奋的是，这种技术与大多数其他奇怪的处理方法不同，很难与普通的解决单元集成，大大促进了未来计算机的迅速发展。 普里乔索说。

现在，有可能应用这种新兴技术的行业已经存在，例如改善医疗图像，改善导航系统，根据图像进行导航。 随着市场诉求的迅速发展，根据摩尔定律预测的数字晶体管将倍增，以前传递的电子设备将变得太重。 研究者正在开发高能效的线路，要制作高性能的计算机和记忆存储设备，还有很长的路要走。

目前，研究者不断提高记忆电阻器的性能，升级线路多、噪声多，增加人工神经互联网的功能。 在下一步中，将记忆电阻器神经网络和以前传来的半导体技术整合起来，示范更多复杂的功能，让这个初期的人工大脑做更多复杂细致的事情。 理想情况下，这个人工大脑是由亿万个存储装置垂直集成构成的，论文作者之一，材料科学家布莱恩·； 霍金斯说，有多个潜在的应用。 毫无疑问你给了我全新的思考。