IBM宣布造出世界首个人造纳米随机相变神经元

图1 人造纳米尺度随机相变神经元

    据外媒报道，IBM苏黎世研究中心宣布，他们制造出世界上首个人造纳米尺度随机相变神经元，可实现高速无监督学习。

    IBM这项发明在人工智能研究领域的突破性不言而喻。首先，随机性意味着在相同的输入信号下，多个相变神经元的输出会有所不同。此外，由于其尺寸最小能到纳米量级，因而信号传输速度极快，同时功耗较低，这就使得随机相变神经元具有生物神经元的特性。目前，IBM已经构建了由500个该神经元组成的阵列，并让该阵列以模拟人类大脑的工作方式进行信号处理。

图2 神经元阵列

    生物学上，神经元又称神经细胞，是构成神经系统结构和功能的基本单位。每个神经元可以有一或多个树突，可以接受刺激并将兴奋传入细胞体。每个神经元只有一个轴突，可以把兴奋从胞体传送到另一个神经元或其他组织，如肌肉或腺体。正式这样的构造给了科学家灵感，他们从中启发，利用相变材料作为记忆储存来模拟生物大脑存储和处理数据的功能。

图3 模拟生物大脑存储和处理数据的功能

    据介绍，IBM相变神经元的整个架构包括输入端、神经薄膜、信号发生器和输出端，其中输入端类似生物神经元的树突，神经薄膜类似生物神经元的双分子层，信号发生器类似生物神经元的神经细胞主体，输出端类似生物神经元的轴突。而神经薄膜是整个神经元产生作用的关键物质，它类似生物神经细胞中的液态薄膜，当能量吸收到一定程度时就会产生信号并向外发射。这些信号经过输出端（轴突）传导，然后被其他神经元接收，以此循环形成信息处理过程。

    外媒称，人工神经元的信号处理能力已经超过了“香农采样定理”规定的极限。 科学家表示：“这一突破标志着人类在认知计算应用中超密度集成神经形态技术，以及高效节能技术上的发展又向前迈进重要的一步。”