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标题[新闻] 韩国KAIST开发模仿大脑的神经形态晶片
时间Wed Aug 11 17:24:49 2021
韩国KAIST开发模仿大脑的神经形态晶片
https://bit.ly/2VDwM0p
韩国科学技术院(KAIST)的研究人员透过整合电晶体神经元和突触(transistor
neurons and synapses),打造了模拟大脑功能的高度可扩展神经形态硬体(
neuromorphic hardware)。利用标准的矽互补式金属氧化物半导体(CMOS)技术,有机
会降低晶片成本并简化制造程序。
该研究小组由 Yang-Kyu Choi 教授和 Sung-Yool Choi 教授带领,为高度可扩展的神经
形态硬体制造基於单个电晶体的神经元和突触,并且展示了识别文字和人脸图像的能力。
这项研究在 2021 年 8 月 4 日发表於《Science Advances》期刊。
这与传统的冯纽曼(Von Neuman)架构不同,神经形态硬体模仿大脑功能,只需要消耗
20 瓦的能量,就可以完成非常复杂的任务。
就像生物大脑,神经形态硬体运作,需要一个在整合某种信号时产生棘波(spike)的神
经元,以及一个纪录神经元之间连结的突触。然而在数位或类比电路上构建的神经元和突
触占据大量空间,在硬体效率和成本方面受到限制,人类的大脑是由约 1011 个神经元
和 1014 个突触组成,必须突破这些限制,以便开发行动和物联网装置的应用。
也就是,大脑突触的特徵在单一架构中包含记忆体和运算,能够构成大脑启发的非冯诺依
曼(non-von Neumann)电脑架构基础。神经形态运算的最新趋势之一就是将神经元的值
编码为脉冲(pulse)或棘波(spike)。
为了解决这个问题,研究团队使用单个电晶体模拟了生物神经元和突触的行为,并将它们
共同整合到一个8寸晶圆上。制造出来的神经形态电晶体与目前大规模生产的记忆和逻辑
用电晶体,具有相同的结构。此外,神经形态晶体管首次证明了它们可以实现 "Janus颗
粒 ",这种结构既是神经元又是突触,就像硬币有两个不同的面。
Yang-Kyu Choi 教授表示,透过用单个电晶体取代基於复杂数位和类比电路的神经元和突
触,可以大幅降低硬体成本。研究论文第一作者 Joon-Kyu Han 表示,透过使用标准
CMOS 制程,将电晶体神经元和突触整合在同一晶圆上,神经形态硬体的成本得到了改善
,将加速商业化。这项研究得到了韩国国家研究基金(NRF)和 IC 设计教育中心(IDEC
)的支持。
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