Xiaocha dari kuil cekung
Diproduksi Qubit | Akun Publik QbitAI
Komputer semakin pintar, tetapi algoritma pintar membutuhkan banyak sumber daya. Komputer bekerja pada frekuensi GHz dan mengkonsumsi ribuan watt. Otak manusia bekerja jutaan kali lebih lambat daripada komputer, dengan daya hanya sekitar 20W, tetapi ia dapat dengan mudah melakukan semua ini.
Ambil contoh AlphaGo yang mengalahkan Li Shishi. Ia menggunakan 48 TPU, masing-masing dengan kekuatan 40W, yang jauh lebih rendah dari manusia.
Oleh karena itu, para ilmuwan telah bekerja keras, berharap dapat menciptakan perangkat yang mendekati efisiensi otak manusia.
Baru-baru ini, peneliti MIT merancang a Neuron superkonduktor terbuat dari kawat nano , Dalam banyak hal sudah berperilaku seperti neuron nyata, setidaknya dalam hal efisiensi energi.
Kontras dengan otak manusia
Daya sama dengan tegangan dikalikan arus. Para peneliti mengintegrasikan produk arus dan tegangan setiap elemen sirkuit dari waktu ke waktu dan menghitung konsumsi energi dari neuron superkonduktor buatan.
Setelah analisis, para peneliti menemukan bahwa neuron kawat nano superkonduktor mengkonsumsi sekitar 0,05fJ (1fJ = 10-15J, atau satu triliun joule) untuk setiap potensial aksi, sedangkan konsumsi energi sinapsis adalah urutan besarnya lebih kecil. Ini sekitar 0,005fJ.
Karena sirkuit superkonduktor menggunakan sedikit energi, efisiensi jaringan saraf superkonduktor ini sebanding dengan efisiensi jaringan saraf biologis. Rasio efisiensi energi (operasi sinaptik per watt per detik, SOPS / W) sudah dalam urutan yang sama besarnya dengan neuron manusia, dan 4 kali lipat lebih tinggi daripada perangkat komputasi biasa.
Tabel berikut adalah perbandingan antara otak manusia, dua CMOS dan neuron kawat nano superkonduktor.
prinsip bekerja
Bergantung pada neuron manusia Potensi aksi Untuk mengirimkan sinyal. Yang disebut potensial aksi berarti bahwa membran sel dirangsang untuk membalikkan perbedaan potensial antara bagian dalam dan luar membran, dan kemudian menyebar.
Dan neuron manusia memiliki karakteristik lain: kecuali sinyal input melebihi ambang tertentu, mereka tidak akan menghasilkan eksitasi, seperti sirkuit digital. Kawat nano superkonduktor memiliki karakteristik nonlinier yang unik dan juga dapat menghasilkan efek ini seperti neuron. Properti ini disebabkan oleh arus kritis superkonduktor.
Ketika arus melebihi ambang tertentu, superkonduktivitas kawat nano akan hilang, dari aslinya sama sekali tidak ada resistansi terhadap resistansi, dan kemudian tegangan dihasilkan di seluruh rangkaian. Peningkatan resistansi yang tiba-tiba menghasilkan pulsa tegangan, yang mirip dengan potensial aksi di neuron.
Sirkuit neuron superkonduktor terdiri dari dua set kawat nano, dibagi menjadi osilator utama dan osilator kontrol. Untuk memicu potensial aksi, pulsa arus masukan kecil perlu diterapkan dan ditambahkan ke arus prategangan untuk membuatnya melebihi LC dari osilator utama, menyebabkannya beralih.
Pada saat ini, pulsa arus berlawanan dengan arah bias, sehingga osilator kontrol tidak akan terpicu. Setelah status osilator utama berubah, arus akan ditambahkan ke loop superkonduktor dalam arah berlawanan jarum jam, yang dapat ditambahkan ke arus prategangan untuk memicu osilator kontrol.
Osilator utama menambahkan fluks magnet ke loop superkonduktor dalam bentuk arus loop, yang mirip dengan neuron manusia Ion natrium mengalir ke dalam sel Efek menyebabkan arus, efek mengendalikan osilator mirip dengan Arus keluaran ion kalium .
Selain ambang potensial aksi, sirkuit kawat nano superkonduktor memiliki karakteristik yang mirip dengan periode non-reaktif sistem saraf manusia.
Para peneliti berharap bahwa di masa depan, neuron kawat nano superkonduktor ini akan digunakan untuk mewujudkan jaringan saraf berdaya rendah.
Alamat kertas:
https://arxiv.org/abs/1907.00263
- Selesai -
Perekrutan yang tulus
Qubit merekrut editor / reporter dan berbasis di Zhongguancun, Beijing. Kami menantikan siswa berbakat dan antusias bergabung dengan kami! Untuk detailnya, harap balas dengan kata "perekrutan" di antarmuka dialog QbitAI.
Qubit QbitAI · Toutiao Signing Author
'' Lacak tren baru dalam produk dan teknologi AI
- Tanggal pembayaran Huabei bisa diubah! Pilih salah satu dari 15 atau 20! Netizen: Mungkinkah nomor 32?
- Musim panas yang penuh energi, rekomendasi ponsel paling hemat biaya yang layak Dipilih musim panas ini
- Endingnya nyaman! Bibi itu mengendarai sepedanya dan menggosok mobil pribadinya, tetapi dia menolak untuk menjadi pribadi dan mengklaim 50.000 yuan ...
- 100.000 cermin memantulkan cahaya bulan, membentuk gambar besar 3,6 kilometer persegi, Google memperingati 50 tahun pendaratan di bulan
- Tiga jepretan teratas menghasilkan selfie terkuat, 3 hari sebelum rilis andalan Nubia Z20 yang dipersonalisasi
- Video polisi lalu lintas Hangzhou yang menyelamatkan orang-orang di tengah malam terbakar, dan terlalu membakar ketika mereka tiba di rumah sakit. Netizen bergerak