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納米線網(wǎng)絡(luò)“大腦”可即時(shí)學(xué)習(xí)和記憶

2023-11-10 09:34:50  |  來 源:科技日?qǐng)?bào)  點(diǎn)擊:
       來自澳大利亞悉尼大學(xué)和美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)首次證明了可通過物理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)即時(shí)學(xué)習(xí)和記憶,其研發(fā)受到大腦神經(jīng)元工作方式的啟發(fā),并與之高度相似。這一成果向開發(fā)高效率、低能耗的機(jī)器智能邁出了關(guān)鍵一步。相關(guān)論文1日發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。

       納米線網(wǎng)絡(luò)由直徑僅為十億分之一米的細(xì)線組成,這些細(xì)線模仿出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),就像人類大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣,可用于執(zhí)行特定的信息處理任務(wù)。

       而記憶和學(xué)習(xí)任務(wù)是通過簡(jiǎn)單的算法來實(shí)現(xiàn)的,這些算法響應(yīng)納米線重疊處的電阻變化。這種功能被稱為“電阻記憶切換”,當(dāng)電輸入遇到電導(dǎo)率變化時(shí)就會(huì)產(chǎn)生這種功能,類似于大腦中突觸發(fā)生的情況。

       在這項(xiàng)研究中,受人腦處理信息方式的啟發(fā),團(tuán)隊(duì)成員利用該網(wǎng)絡(luò)成功識(shí)別了和記憶與圖像相對(duì)應(yīng)的電脈沖序列。記憶任務(wù)類似于記住電話號(hào)碼。該網(wǎng)絡(luò)還能用于執(zhí)行基準(zhǔn)圖像識(shí)別任務(wù),訪問手寫數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中的圖像,這是機(jī)器學(xué)習(xí)中使用的70000張小灰度圖像的集合。

       研究人員稱,這種新穎方法允許納米線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即時(shí)學(xué)習(xí)和記憶,逐個(gè)樣本在線提取數(shù)據(jù),從而避免大量的內(nèi)存和能源占用。

       團(tuán)隊(duì)成員表示,納米線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)此次展示了基準(zhǔn)機(jī)器學(xué)習(xí)能力,在正確識(shí)別測(cè)試圖像方面得分為93.4%。記憶任務(wù)涉及回憶最多八位數(shù)字的序列。對(duì)于這兩項(xiàng)任務(wù),數(shù)據(jù)都被傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中。最重要的是,該研究不但展示了納米線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)的能力,還展示了其記憶如何增強(qiáng)學(xué)習(xí)。

       在這個(gè)“大腦”中,納米線重疊的連接點(diǎn)其實(shí)非常重要,因?yàn)樗倪\(yùn)作方式正類似于人類大腦突觸的運(yùn)作方式,這是能對(duì)電流作出反應(yīng)的關(guān)鍵。憑借這一成果,科學(xué)家證明了人類可以操控納米線網(wǎng)絡(luò)“大腦”去啟發(fā)學(xué)習(xí)和記憶功能,從而處理動(dòng)態(tài)的流數(shù)據(jù)。不久的未來,人們也將用它實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界學(xué)習(xí)和記憶任務(wù)。(記者張夢(mèng)然)