AFM: Ученые разрабатывают технологию интеграции искусственных нейронных сетей

С появлением таких новых отраслей, как искусственный интеллект, Интернет вещей и машинное обучение, ведущие мировые компании сосредоточились на разработке полупроводников нового поколения для искусственного интеллекта, способных обрабатывать огромные объемы данных и при этом эффективно потреблять энергию.

Нейроморфные вычисления, вдохновленные человеческим мозгом, — одна из таких технологий. В результате устройства, имитирующие биологические нейроны и синапсы, разрабатываются одно за другим на основе новых материалов и структур, но исследований по интеграции отдельных устройств в систему для их проверки и оптимизации пока не хватает. Для того чтобы крупномасштабное аппаратное обеспечение искусственных нейронных сетей стало практичным в будущем, необходимо интегрировать искусственные нейроны и синапсы, а также снизить затраты на массовое производство и энергопотребление за счет изготовления устройств из одинаковых материалов и структур.

Команда под руководством доктора Джун Янг Квака из Центра нейроморфной инженерии Корейского института науки и технологий (KIST) объявила о реализации технологии интегрированных элементов для искусственных нейроморфных устройств, которые могут соединять нейроны и синапсы, как «блоки Lego», для создания крупномасштабного оборудования искусственных нейронных сетей.

Команда изготовила вертикально уложенные мемристорные устройства с использованием hBN, двумерного материала, который выгодно отличается высокой степенью интеграции и ультранизким энергопотреблением, чтобы продемонстрировать характеристики биологических нейронов и синапсов. Поскольку команда создала искусственные нейроны и синапсы из одного материала и с одной структурой, в отличие от обычных устройств для имитации искусственных нейронов на основе кремниевого CMOS со сложной структурой, использующей несколько устройств, устройства, разработанные командой, обеспечивают простоту процесса и масштабируемость сети, прокладывая путь к разработке крупномасштабного аппаратного обеспечения искусственных нейронных сетей.

Интегрируя и соединяя разработанные устройства, команда также успешно реализовала структуру «нейрон-синапс — нейрон», основной блок искусственной нейронной сети, в аппаратном обеспечении, чтобы продемонстрировать передачу информации на основе спайкового сигнала, как работает человеческий мозг. Экспериментально проверив, что модуляция информации спайк-сигнала между двумя нейронами может регулироваться в зависимости от синаптических весов искусственного синаптического устройства, исследователи продемонстрировали потенциал использования возникающих устройств на основе hBN для маломощных крупномасштабных аппаратных систем ИИ.

Аппаратные системы на основе искусственных нейронных сетей могут использоваться для эффективной обработки огромных объемов данных, генерируемых в реальных приложениях, таких как «умные» города, здравоохранение, коммуникации нового поколения, прогнозирование погоды и автономные транспортные средства, — сказал доктор Джун Янг Квак из KIST, объясняя значение результатов исследования.

Это поможет решить экологические проблемы, такие как выбросы углекислого газа, за счет значительного снижения энергопотребления и превышения пределов масштабирования существующих устройств на основе кремниевого CMOS.

22.01.2024


Подписаться в Telegram



Хайтек

Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируют...

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

35% переболевших коронавирусом в течение года столкнулись с ухудшением здоровья
35% переболевших коронавирусом в течение года столкнулись с ухудшением здоровья
Science Immunology: Воспаление мозга вызывает мышечную слабость после инфекций
Science Immunology: Воспаление мозга вызывает мышечную слабость после инфекций
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
ИИ лучше клинических тестов справился с прогнозом течения болезни Альцгеймера
ИИ лучше клинических тестов справился с прогнозом течения болезни Альцгеймера
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Вдохновились Дюной: Модификация скафандров позволит перерабатывать мочу в воду
Вдохновились Дюной: Модификация скафандров позволит перерабатывать мочу в воду
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным

Новости компаний, релизы

Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Межсетевой экран защитит компьютерные системы от киберугроз
Университет МИСИС будет готовить специалистов в сфере квантовых технологий
В Нижнем Новгороде проходит Шестой «ЯлФест-2024»
В ВГУВТ будут готовить уникальных специалистов на стыке инженерии и экономики для развития водного транспорта