美国史丹佛大学与桑迪亚实验室的研究人员仿造人类大脑神经元突触,开发出快速、高效能、具耐用性的人工突触芯片。研究成果已经发表在 Science 期刊。

大脑具有执行运算与记忆的功能,运作过程仅需要很少的能量。目前的运算模组或记忆模组若是要完成类似一件类似大脑的运算或记忆功能,其耗能相较于大脑而言,是数量级的差别。在运过的过程上,大脑目前常见的电脑也是明显的不同,大脑可以在一个行动中完成运算和记忆,然而,电脑则是将运算与储存交由两组不同的电路,第一组电路完成资料的运算,再由另一组电路完成资料储存。

研究人员开发出一种类似电池的人工突触,其引入基于连接到导电桥存储器的聚合物氧化还原晶体的离子浮栅存储器阵列,让研究人员可以控制两个终端之间的电流。只要克服了导电桥存储器的桥接电压阈值,就能够执行晶管阵列的选择性和线性编程。这是一种特别有效的设计,运算装置能够将资料处理和储存在同一个动作中完成,就类似生物的大脑一样。研究人员也开发出新的程式化工具,可同时程式化多个人工突触,减少硬件程式化过程所需的时间。实验指出,这一个装置处理与记忆所消耗的能量,仅目前最先进系统的十分之一,且处理速度、再现性和耐久性都超乎预期。

低耗能、运算储存一体的设备,是未来高度自动化、数字化社会发展的重点。本研究成果提供一个可行的研究发展方案,以聚合物与无机物的结合,发展出更多的技术可能性。(574字;图1)