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

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...

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

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
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
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Новости компаний, релизы

Ученые ТПУ выяснили, что заболевания ЦНС за последние 30 лет вышли на первое место по влиянию на здоровье населения
Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
В Петербурге снизилось количество разрушающих озоновый слой газов
Исследователи используют кантианскую модель рациональности для оценки этичности решений ИИ