IBM將仿生突觸注入芯片，行業(yè)震動！使機器學(xué)習(xí)效率提升100倍

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關(guān)鍵信息：IBM將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分直接構(gòu)建在硅晶體中，使機器效率提高了100倍，而能量僅消耗了1%。該論文已在Nature上發(fā)表，但IBM仍需構(gòu)建出一顆完整的芯片。

關(guān)鍵數(shù)據(jù)：IBM的這款神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片由5個晶體管和其他3個組件組成，在普通芯片上只有一個晶體管。

關(guān)鍵意義：以這種方式制造的芯片可能會在未來幾年里加速機器學(xué)習(xí)的發(fā)展，讓機器學(xué)習(xí)更有效率，同時更容易在智能手機等小型設(shè)備上進行部署，若能成功，將對英偉達造成巨大沖擊。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工智能繁榮皇冠上的一顆明珠，他們狼吞虎咽地吃著數(shù)據(jù)，并輸出結(jié)果，在語音和圖像識別等方面，有著近乎完美的準(zhǔn)確性。

但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是按照人類大腦的結(jié)構(gòu)來設(shè)計的，通常是用軟件而不是硬件來構(gòu)建的，而軟件則運行在傳統(tǒng)的計算機芯片上，也就是說，傳統(tǒng)硬件的限制了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，讓事情變慢了。

IBM的新發(fā)現(xiàn)證明，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分直接構(gòu)建在硅晶體中，可以使其效率提高100倍，以這種方式制造的芯片可能會在未來幾年里加速機器學(xué)習(xí)的發(fā)展。

IBM的新芯片，就像在軟件中編寫的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣，模擬了連接大腦中單個神經(jīng)元的突觸，這些突觸連接的強度可以調(diào)整以使網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)W習(xí)。

IBM的研究人員在已發(fā)表在Nature的論文中展示了這種人造突觸——微電子突觸，其中使用了兩種類型的突觸：短期神經(jīng)突觸和長期記憶突觸。

美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的研究員施耐德說，這種方法“解決了一些關(guān)鍵問題”，其中最明顯問題的是低準(zhǔn)確度，這也一直困擾著之前在硅晶體上構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究員。

研究人員測試了用兩個簡單的圖像識別任務(wù)來構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：手寫文字識別和彩色圖像分類，他們發(fā)現(xiàn)這個系統(tǒng)和基于軟件的深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣精確，而只消耗了1%的能量。

這一發(fā)現(xiàn)不僅對人工智能很重要，如果它能擴展到商業(yè)生產(chǎn)，它可以證明IBM正在進行的一場押注的正確性，盡管該公司目前不出售電腦芯片，但它一直在投資于電腦硬件領(lǐng)域，希望新型微電子元件有助于為下一個重大進展提供動力。

這項新技術(shù)可能是第一步，讓機器學(xué)習(xí)更有效率，同時更容易在智能手機等小型設(shè)備上進行部署。施耐德說：“在提高能源效率和提高全連接層的訓(xùn)練速度方面，100倍的能效似乎值得進一步努力?！?/p>

然而IBM芯片的設(shè)計相對笨拙，由5個晶體管和其他3個組件組成，在普通芯片上只有一個晶體管，IBM仍然需要構(gòu)建和測試一個完整的芯片。

盡管如此，這項工作可能是一個重要的、具有生物學(xué)意義的步驟，也在朝著計算機的核心方向發(fā)展。

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