事件:美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間8月3日,IBM官方宣布其蘇黎世研究中心制成了世界上第一個(gè)人造納米尺度隨機(jī)相變神經(jīng)元,可用于制造高密度、低功耗的認(rèn)知學(xué)習(xí)芯片。

IBM已經(jīng)構(gòu)建了由500個(gè)該神經(jīng)元組成的陣列,并讓該陣列以模擬人類大腦的工作方式進(jìn)行信號(hào)處理。

點(diǎn)評(píng):

IBM人造神經(jīng)元實(shí)際上是利用相變材料特性模擬大腦最基本物理機(jī)制。大腦最基本單元神經(jīng)元物理機(jī)理類似于電阻和電容:神經(jīng)元薄膜阻止電流直接通過(guò),但同時(shí)又在吸收能量,當(dāng)能量吸收到一定程度,它就向外發(fā)射自己產(chǎn)生的信號(hào)被其他神經(jīng)元接收,然后再重復(fù)這一過(guò)程。IBM研發(fā)的全球首個(gè)人造相變神經(jīng)元正是利用相變材料GST合金實(shí)現(xiàn)大腦神經(jīng)元的這種物理機(jī)制。

GST合金可以通過(guò)電流實(shí)現(xiàn)相變,晶相下GST合金是絕緣的,而非晶相下GST合金是導(dǎo)電的。與生物神經(jīng)元相同,人造神經(jīng)元輸入端累計(jì)電流,GST合金由晶相慢慢相變?yōu)榉蔷嚅_始導(dǎo)電,最終電流通過(guò),產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)。而一段時(shí)間后,GST合金會(huì)恢復(fù)為晶相,神經(jīng)元重置。而且GST合金每次重置后都會(huì)和之前略有區(qū)別,這就產(chǎn)生了與生物神經(jīng)元類似的隨機(jī)性。

人造相變神經(jīng)元有望成為人工智能時(shí)代的"晶體管",意義重大。相變神經(jīng)元因?yàn)槌浞帜M了大腦神經(jīng)元的基本物理機(jī)制,具備高信號(hào)傳輸速度卻功耗極低的特性,且能夠?qū)崿F(xiàn)生物神經(jīng)元的隨機(jī)性。更重要的是該神經(jīng)元采用的相變材料GST合金是相當(dāng)成熟的材料(藍(lán)光光盤功能材料),可歷經(jīng)幾十億次工作而不損壞(壽命長(zhǎng)),體積極小(IBM論文中提出可以做到14納米),因此是制造高密度、低功耗的人工智能芯片的絕佳器件。60多年前晶體管的誕生成為集成電路革命的先聲,從而奠定了整個(gè)信息時(shí)代的基石。IBM人造相變神經(jīng)元有望成為人工智能時(shí)代的"晶體管",從基礎(chǔ)器件層面引領(lǐng)人工智能時(shí)代的到來(lái)。

進(jìn)一步驗(yàn)證人工智能芯片發(fā)展路線圖。我們?cè)诖饲啊缎倦H爭(zhēng)霸》人工智能芯片深度報(bào)告中前瞻指出,按照設(shè)計(jì)的目的從加速深度學(xué)習(xí)算法到希望從底層結(jié)構(gòu)模擬人腦來(lái)更好實(shí)現(xiàn)智能,人工智能芯片將從目前采用GPU、FPGA等已有芯片的過(guò)渡態(tài)向?qū)Ｓ枚ㄖ菩酒?、類腦計(jì)算芯片形態(tài)發(fā)展,IBM制成世界上第一個(gè)人造納米尺度隨機(jī)相變神經(jīng)元再度驗(yàn)證了我們提出的人工智能芯片發(fā)展路線圖。IBM目前已經(jīng)構(gòu)建了由500個(gè)該人造神經(jīng)元組成的陣列,并讓該陣列以模擬人類大腦的工作方式進(jìn)行信號(hào)處理,未來(lái)有望從器件層面帶來(lái)整個(gè)基礎(chǔ)計(jì)算架構(gòu)的顛覆性革命。