新型人造神經突觸可以模擬人腦性能

天下 06-28

現在，研究人員已經開發出了一些小機器，相比之前的產品可以更好第模擬人類大腦神經元之間的連接。因此，與人腦相似，並具備與人類能力相仿的機器可能會成為現實，

新的研究可能使機器人製造、無人駕駛汽車、數據挖掘、醫療診斷、證券交易分析以及其他只能人工交互系統領域有更快的發展，

人腦強大的計算能力的根源在於他的內部連接，之前的研究顯示，大腦約有1千億個神經元，以及1萬億個神經元之間的連接。對每一個連接，或者叫突觸，神經元每秒會發射10次信息。

新型人造神經突觸可以模擬人腦性能
左邊的是生物神經突觸，右邊的是人工神經突觸。

原則上，人腦可以執行每秒約10萬億次運算，相比之下，世界上最快的超級計算機，中國的天河二號，也只能夠最高進行每秒約55萬億運算，然而，以往的研究表明，人的大腦消耗的功率大約在20瓦，這是僅夠點亮一個昏暗的燈泡，而天河二號的功耗卻大約在17.8兆瓦，這足夠運行90萬隻這樣的燈泡。

科學家們想製造模仿人腦功耗和效率的計算機，人工突觸的發展將是關鍵的一步。

不過直到現在，人工突觸消耗的能量比生物突觸消耗的能量還是多很多。之前的研究顯示，生物神經元每次運行只要消耗10飛摩爾的能量，而現在，韓國浦項大學的材料科學家和高級學者Tae-Woo Lee帶領的研究團隊生產的人工突觸只需要1.23飛摩爾的能量。

這項研究表明，未來的生物大腦在能源消耗和存儲密度方面最終將超越人腦，Tae-Woo Lee說。

這些人造突觸是一種晶體管，或者是電子開關，通過開關可以模擬神經突觸的發射。

研究人員在4英寸(10厘米)的晶元上造了144個突觸晶體管，在這些晶體管中是200至300納米(十億分之一米)寬的線。(一般人的頭髮是10萬納米寬。)這些器件的微型尺寸有助於降低功耗，研究人員說。

這種設備使用有機材料互相包裹製造而成，這些材料可以有助於人造突觸捕捉或釋放電離子，模仿生物突觸的工作方式。

這種人造突觸模仿人類神經纖維的長度和靈活性，理論上研究人員可以以3D網格的形式模擬人類的大腦，不過Tae-Woo Lee說，3D列印還不能打出這樣的模型。

研究人員正在開發只有幾十納米寬的納米有機線，他們認為可以通過對材料的結構和類型進行選擇，進一步降低突觸晶體管能耗。

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