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新晶体管能模拟单个神经元执行运算

可用来构建类大脑功能人工神经系统
来源:科技日报 作者:聂翠蓉 2017-06-22 16:01:00
  据物理学家组织网20日报道,中国和新加坡科学家合作,利用二硫化钼创建出一种新型“神经元晶体管”。每个晶体管能模拟大脑中的单个神经元执行计算任务,可成为构建各种类神经硬件的基本组件。相关论文发表在最新一期《纳米技术》杂志上。

  只有具备能像神经元一样执行加权和阈值运算等功能的晶体管,才能被称为“神经元晶体管”。加权和阈值运算是指,单个神经元能接收到其他许多神经元发来的信号并将这些信号进行加权计算,再将获得的加权总值与阈值进行比较,决定是否激活某种神经反应。人脑拥有数百亿个神经元细胞,这些神经元每秒要进行很多次加权运算和阈值比较,对人类的意识和行为进行调控。

  新研究中,成都电子科技大学和新加坡南洋理工大学的科学家们,从一类被称为“过渡金属硫化物”的新型二维半导体材料中,挑选出二硫化钼取代传统晶体管中的硅基,研制出了能模拟单个神经元功能的晶体管。

  研究小组对神经元晶体管的类神经功能进行了验证,结果表明,神经元晶体管能在两个逻辑门的同步调控下,执行加权运算功能,并完成了一个类似于用算盘进行的计算任务,且在运算速度上具有明显优势。

  研究还发现,其他研究人员之前创建的神经元晶体管,通常只能以不到0.05赫兹的频率执行运算,这个频率远低于人脑神经元激活神经反应所需的5赫兹这一平均值,而这次获得的二硫化钼神经元晶体管,能在0.01赫兹到15赫兹的大频率范围内工作,因此在开发类神经硬件方面具有无可比拟的优势。

  研究团队希望,接下来向神经元晶体管加入更多逻辑门,创建出更实用的具有生物学功能的神经元模型,进而将这些神经元晶体管集成到模拟神经突触的忆阻器中,构建出模拟大脑功能的人工神经系统。
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