具存储与处理功能的人造神经元问世可用于认知计算领域

刘霞

2016年08月05日  来源：中国科技网-科技日报

　　科技日报北京8月4日电 （记者刘霞）据物理学家组织网日前报道，IBM公司的科学家使用相变材料，制造出了能存储和处理数据的随机脉冲神经元。科研人员表示，这种神经元集群与人造突触等纳米计算元件联合，或是制造可用于认知计算领域的下一代超密集神经形态计算系统的关键，这一系统可用于认知计算领域。

　　研究负责人埃万杰洛斯·埃莱夫特里乌说：“十多年来，我们一直在研究相变存储（PCM）材料。今年5月我们公布的最新相变存储技术表明，每个单元能稳定存储3比特数据；现在我们再次证明，基于相变材料的人工神经元能执行多种计算，如检测数据关联等，而且速度快、能耗低。”

　　最新制造出的人工神经元由包括锗锑碲化物在内的相变材料组成，这些相变材料会展示出非结晶态和结晶态两种稳定的状态：一种非结晶态；一种结晶态，是制造可擦写蓝光光盘的基础。

　　在最新研究中，科学家们在人工神经元上施加了一系列电子脉冲，使相变材料不断结晶，最终导致神经元“点火”。在神经科学领域，这一功能被称为生物神经元的集成—点火属性，它是基于事件的计算基础。从原理上说，与人们接触某些热东西后大脑的反应一样。

　　这一发现使单个神经元也能被用来探测行为模式，发现基于事件的实时数据流内的关联。例如，在物联网中，传感器能收集并分析海量天气数据用于天气预报；这一人工神经元也能用来探测金融交易模式中的差异。能用于拥有协同定位存储和处理单元的神经形态协同处理器内。

　　IBM的科学家们让数百个神经元组成集群，并使用它们来代表快而复杂的信号；同时证明，这些人工神经元能耐受数十亿次的开关操作，相当于以100赫兹的更新频率工作多年。神经元每次更新所需的能量不到5皮焦（10-12焦），平均电压不足120微瓦（百万分之一瓦）。