室溫下像人腦一樣思考，AI晶體管問世：可同時(shí)處理和存儲(chǔ)信息

IT之家 12 月 23 日消息，科學(xué)家在 AI 領(lǐng)域又有重大突破，一種模仿人類大腦的 AI 突觸晶體管近日問世。

這種 AI 突觸晶體管運(yùn)作方式類似于人類認(rèn)知，能夠同時(shí)處理和存儲(chǔ)信息，標(biāo)志著從傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)到執(zhí)行聯(lián)想學(xué)習(xí)的顯著轉(zhuǎn)變。

圖源：Xiaodong Yan / Northwestern University

更為重要的一點(diǎn)是，這種 AI 突觸晶體管可以在室溫環(huán)境下有效運(yùn)行，具備運(yùn)行快、低能耗、無電源也能保留信息等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。

這項(xiàng)研究由西北大學(xué)、波士頓學(xué)院和麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員共同推進(jìn)，在新聞稿中，馬克?赫薩姆（Mark Hersam）教授表示：

大腦的架構(gòu)和數(shù)字計(jì)算機(jī)有著本質(zhì)上的區(qū)別。

在數(shù)字計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)需要在微處理器和存儲(chǔ)器之間來回移動(dòng)，必然消耗大量能量，并在嘗試同時(shí)執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生瓶頸。

而人類大腦中，記憶和信息處理位于同一位置并完全集成，從而使能源效率提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。我們的突觸晶體管同樣實(shí)現(xiàn)了并發(fā)記憶和信息處理功能，可以更忠實(shí)地模仿大腦。

赫薩姆團(tuán)隊(duì)主要利用莫爾圖樣（moiré pattern），開發(fā)出突觸晶體管。

IT之家注：莫爾圖樣是一種當(dāng)兩個(gè)圖樣相互疊加時(shí)就會(huì)出現(xiàn)的幾何圖樣。當(dāng)二維材料堆疊時(shí)，新的特性就會(huì)出現(xiàn)，而這些特性并不存在于單層結(jié)構(gòu)中。當(dāng)這些層級(jí)結(jié)構(gòu)被扭轉(zhuǎn)形成莫爾圖樣時(shí)，就有可能收獲前所未有的電子特性。

在這種新的突觸晶體管中，研究人員結(jié)合了雙層石墨烯和六方氮化硼兩種不同類型的原子級(jí)薄材料。石墨烯和六方氮化硼在結(jié)構(gòu)上非常相似，但它們之間的不同之處也足以產(chǎn)生異常強(qiáng)烈的莫爾效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)操縱石墨烯層的電子特性。

這種操作可以在室溫狀態(tài)下進(jìn)行，產(chǎn)生具有增強(qiáng)神經(jīng)形態(tài)功能的突觸晶體管。

在聯(lián)想學(xué)習(xí)測(cè)試中，該 AI 晶體管可以比較“101”和“111”，區(qū)分識(shí)別出后者和“000”更相近。

這種處理復(fù)雜和不完美輸入的能力對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的人工智能應(yīng)用具有重大意義。

IT之家附上論文參考地址

• Yan, X., Zheng, Z., Sangwan, V.K. et al. Moiré synaptic transistor with room-temperature neuromorphic functionality. Nature 624, 551–556 (2023).https://doi.org/10.1038/s41586-023-06791-1