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新型類腦計算方案探索未來智能新紀元
2024年07月08日 11:58:42
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：7289
類腦計算，又稱為神經形態(tài)計算，是一種借鑒生物神經系統(tǒng)信息處理模式和結構的計算理論、體系結構、芯片設計以及應用模型與算法的總稱，其核心目標是開發(fā)出能夠模擬人類大腦的智能系統(tǒng)。目前熱門的幾個計算機技術例如人工智能、大數據處理、人機交互，與類腦計算都有著緊密的聯(lián)系。
【化工儀器網 行業(yè)百態(tài)】類腦計算，又稱為神經形態(tài)計算，是一種借鑒生物神經系統(tǒng)信息處理模式和結構的計算理論、體系結構、芯片設計以及應用模型與算法的總稱，其核心目標是開發(fā)出能夠模擬人類大腦的智能系統(tǒng)。目前熱門的幾個計算機技術例如人工智能、大數據處理、人機交互，與類腦計算都有著緊密的聯(lián)系。
目前，類腦計算技術仍處于發(fā)展階段，理論和模型的局限性是其面臨的重大挑戰(zhàn)。受限于與人腦復雜的結構，盡管一些基本機制能夠被理解，但是諸如意識、智能決策等仍然無法通過計算機模型實現(xiàn)模擬。也正因如此，尋找更加合適的類腦計算方案是目前該領域的重要突破口。
近日，南京大學物理學院教授繆峰、副教授梁世軍團隊聯(lián)合南京理工大學教授程斌通過構筑雙側對齊的魔角雙層石墨烯器件，觀測到電子型鐵電性與陳絕緣體的共存，提出并驗證了噪聲免疫的類腦計算方案。該方案基于特殊堆垛構型的魔角石墨烯器件，通過觀測到電子型鐵電性與拓撲邊界態(tài)的共存，并基于可選擇的準連續(xù)鐵電開關，實現(xiàn)了噪聲免疫的類腦計算。
這套方案的核心主要分為兩部分。其一是準連續(xù)鐵電開關。研究團隊在魔角雙層石墨烯器件中實現(xiàn)了準連續(xù)鐵電態(tài)的開關功能。通過施加幅值精細控制的短時電場脈沖，可以非易失地在不同的量子電導狀態(tài)之間切換，從而獲得了大量的準連續(xù)鐵電態(tài)。其二是噪聲免疫的類腦計算。在該方案中，鐵電陳絕緣體器件中出現(xiàn)的任意準連續(xù)電阻態(tài)可被確定地重復訪問，這使得計算過程能夠抵抗噪聲干擾，實現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的計算。
整體來看，該方案的優(yōu)勢主要集中在低功耗和噪聲免疫兩方面。一方面由于拓撲邊界態(tài)具有排除外界干擾的特性，因此基于該態(tài)的計算過程能夠顯著降低能耗，符合當前綠色計算的發(fā)展趨勢。；另一方面噪聲免疫的類腦計算方案則能夠有效抵抗噪聲干擾，提高計算的穩(wěn)定性和可靠性。這使得其為開發(fā)基于拓撲邊界態(tài)的新型低功耗電子器件開辟了全新技術路線，有望進一步促進人工智能、神經形態(tài)計算、量子計算等領域的進一步發(fā)展。
目前相關論文已經發(fā)表于國際學術期刊《自然·納米技術》，具體的研究內容也可以在南京大學查詢到。
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