現(xiàn)在,研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一些小機(jī)器,相比之前的產(chǎn)品可以更好第模擬人類大腦神經(jīng)元之間的連接。因此,與人腦相似,并具備與人類能力相仿的機(jī)器可能會成為現(xiàn)實, 新的研究可能使機(jī)器人制造、無人駕駛汽車、數(shù)據(jù)挖掘、醫(yī)療診斷、證券交易分析以及其他只能人工交互系統(tǒng)領(lǐng)域有更快的發(fā)展。
人腦強(qiáng)大的計算能力的根源在于他的內(nèi)部連接,之前的研究顯示,大腦約有1千億個神經(jīng)元,以及1萬億個神經(jīng)元之間的連接。對每一個連接,或者叫突觸,神經(jīng)元每秒會發(fā)射10次信息。
原則上,人腦可以執(zhí)行每秒約10萬億次運(yùn)算,相比之下,世界上最快的超級計算機(jī),中國的天河二號,也只能夠最高進(jìn)行每秒約55萬億運(yùn)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(yùn)行90萬只這樣的燈泡。
科學(xué)家們想制造模仿人腦功耗和效率的計算機(jī),人工突觸的發(fā)展將是關(guān)鍵的一步。
不過直到現(xiàn)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(jīng)元每次運(yùn)行只要消耗10飛摩爾的能量,而現(xiàn)在,韓國浦項大學(xué)的材料科學(xué)家和高級學(xué)者Tae-Woo Lee帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊生產(chǎn)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(guān),通過開關(guān)可以模擬神經(jīng)突觸的發(fā)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。(一般人的頭發(fā)是10萬納米寬。)這些器件的微型尺寸有助于降低功耗,研究人員說。
這種設(shè)備使用有機(jī)材料互相包裹制造而成,這些材料可以有助于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(jīng)纖維的長度和靈活性,理論上研究人員可以以3D網(wǎng)格的形式模擬人類的大腦,不過Tae-Woo Lee說,3D打印還不能打出這樣的模型。 研究人員正在開發(fā)只有幾十納米寬的納米有機(jī)線,他們認(rèn)為可以通過對材料的結(jié)構(gòu)和類型進(jìn)行選擇,進(jìn)一步降低突觸晶體管能耗。
(審核編輯: 滄海一土)
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