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

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...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса