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三星寻求模仿人脑设计芯片 具有低功耗等五大优势

来源:原创    更新时间:2021-09-27 18:48:01    编辑:星谷下载    浏览:140

           

韩国三星电子公司与美国哈佛大学的研究人员共同发表在《自然电子》(Nature Electronics)杂志上的论文中,介绍了模仿人类大脑设计芯片的新方法。

这篇论文的题目为《复制粘贴大脑的神经形态电子》,由三星电子高级技术研究院研究员、哈佛大学教授Ham Don-hee、哈佛大学教授Park Hong-kun、三星SDS首席执行官Hwang Sung-woo以及三星电子副会长金基南等人共同撰写。

论文中提出了一种方法,利用Ham Don-hee和Park Hong-kun开发的纳米电极阵列复制大脑神经元连接图,并将这张图粘贴到高密度的固态存储芯片三维网络上。

通过这种复制粘贴的方法,研究人员设想制造一种近似于大脑计算特性的存储芯片,它具有低功耗、易于学习、适应环境、自主性和认知能力等优点,而这些都是现有技术无法实现的。

大脑由大量的神经元组成,它们的线路图负责大脑的各项功能。因此,对这幅图的了解是对大脑进行逆向工程的关键。

神经形态工程学于20世纪80年代兴起,最初的目标是在硅芯片上模拟大脑神经元网络的结构和功能。但这被证明非常困难,因为即使到现在,人们也很少知道大量的神经元是如何连接在一起来支持大脑诸多功能的。

鉴于这一挑战,神经形态工程学的目标已被放宽,现在研究人员致力于设计一个受大脑启发的芯片,而不是模仿大脑的东西。

然而,最新的论文提出了一种新方法,可以回到大脑逆向工程最初的神经形态目标上。上述纳米电极阵列能有效地进入大量神经元中,以高灵敏度记录神经元电信号。这些大量平行的细胞内记录向神经元线路图提供信息,表明神经元在哪里相互连接,以及这些连接有多牢固。从这些记录中,可以提取出神经元线路图。

然后,通过对每个存储芯片进行编程,使得其电导表示复制线路图中每个神经元连接的强度,可以将复制的神经元图粘贴到非易失性存储芯片的网络上,如日常生活中使用的固态硬盘中的商业闪存,或新的存储技术,比如电阻随机存取存储器(RRAM)。

这篇论文更进一步,提出了一种快速将神经元线路图粘贴到记忆网络上的策略。在细胞内记录信号的直接驱动下,由特殊设计的非易失性记忆网络可以学习和表达神经元连接图。这是一种直接将大脑神经元连接图下载到内存芯片上的方案。

由于人类大脑大约有1000亿个神经元,以及1000倍以上的突触连接,最终的神经形态芯片将需要容纳100万亿个虚拟神经元和突触的能力。通过3D存储集成技术,在一块芯片上集成如此多的存储地址将成为可能。三星电子在3D存储集成技术领域处于领先地位。

Ham Don-hee博士表示:“虽然我们提出的愿景显得雄心勃勃,但朝着这样一个宏伟的目标努力,将推动机器智能、神经科学和半导体技术的边界向外快速延申。”

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