树突状网络可实现人工神经纤维晶体管的研制

生物突触前、突触后神经元和突触示意图(插图)
资料来源:韩国科学技术研究院(KIST)

具有类似神经元纤维结构的晶体管能够形成人工神经网络。纤维网络可用于智能穿戴设备和机器人。

基于人工智能(AI)的技术的进步已经导致计算机处理的数据量以天文数字的速度增长。现有的计算方法通常按顺序处理数据,因此处理大量信息需要大量的时间和电源。因此,要解决这些具有挑战性的问题,就需要向新的计算范式过渡。研究人员目前正致力于开发节能的神经形态计算技术和硬件,这些技术和硬件能够通过模仿人脑的结构和机制来处理大量信息。

韩国科学技术研究所(KIST)报告说,由光电材料和器件中心的Jung ah Lim博士和Hyusu Ju博士领导的一个研究小组已成功开发出结构和功能与人脑神经元类似的有机神经纤维晶体管,可以用作神经网络。需要研究能够充当神经元和突触的设备,以便以类似于人脑数据处理的方式进行大规模计算。与以前开发的既可以充当神经元又可以充当突触的设备不同,KIST开发的人工神经纤维晶体管可以模拟神经元和突触的行为。通过连接阵列中的晶体管,可以轻松创建类似于神经网络的结构。

生物神经元具有纤维分支,可以同时接受多种刺激,信号传输是由电信号刺激的离子迁移介导的。KIST研究组利用2019年开发的纤维晶体管,开发出了上述人工神经纤维。他们设计了记忆晶体管,能像突触一样记住施加的电信号的强度,并在接受来自神经纤维晶体管的电刺激时,通过半导体通道和绝缘体内的离子之间的氧化还原反应将它们传送出去。这些人工神经纤维也模仿神经元的信号汇总功能。

研究人员利用人工神经纤维创建了由100个突触组成的人工神经网络系统,并通过语音识别实验验证了该设备的稳定性。经过语音数据训练后,该神经网络的识别准确率达到了88.9%。

Jung Ah Lim博士和Hyunsu Ju博士指出:“这种新型人工神经纤维设备是一项独创技术,可以用于创建大规模、节能(~ 2pj /信号)和高度可靠的类似于大脑的人工神经网络。我们的人工神经纤维装置具有柔韧性,可以用于半导体材料制成的人工智能可穿戴电子产品或机器人技术。”

韩国科学技术研究院(KIST)。作为韩国第一个由政府出资设立的多学科研究机构,KIST确立了以科学技术为基础的国家发展战略,并传播了各种必要的产业技术。半个世纪后的今天,KIST通过世界领先的基础技术研究(R&D),提升了韩国在科学技术领域的地位。展望未来,KIST将继续努力成为一流的研究机构,为韩国和全人类的美好未来而努力。

此次研究得到了科学技术信息通信部的支持,是韩国科学技术研究院(KIST)和国家研究财团“中年研究员计划”的制度性研究项目的一部分。这项研究发表在最新一期的先进材料(IF: 27.34, JCR top 1.61%)。

日报:高级材料
内政部:10.1002 / adma.202100475
文章标题:用于时空迭代学习的具有增强记忆循环耐力的树状网络可实现的有机神经纤维晶体管
文章发表日期:2021年7月1日

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杨美金
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