能存儲并處理數(shù)據(jù)的蜂蜜憶阻器問世
有助開發(fā)環(huán)保型神經(jīng)形態(tài)計算機(jī)系統(tǒng)
科技日報北京4月6日電 (記者劉霞)美國華盛頓州立大學(xué)工程師在《物理學(xué)雜志D》上發(fā)表論文稱，他們利用蜂蜜研制出了一款憶阻器。這是一種類似于晶體管的組件，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可存儲數(shù)據(jù)。未來，他們或許能將數(shù)以百萬計或數(shù)十億計的蜂蜜憶阻器整合在一起，創(chuàng)建出一款功能與人腦非常相似的神經(jīng)形態(tài)計算機(jī)系統(tǒng)。
研究人員解釋說，傳統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)基于馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，包括輸入、輸出設(shè)備、中央處理器以及存儲器等，所有信息的輸入、輸出和處理過程需要消耗大量能量，如日本“富岳”超級計算機(jī)的運行功率超過28兆瓦，而大腦的運行功率僅為10—20瓦。此外，人腦擁有1000多億個神經(jīng)元，還有1000萬億個連接這些神經(jīng)元的突觸，每個神經(jīng)元都可以處理和存儲數(shù)據(jù)，這使人腦比傳統(tǒng)計算機(jī)效率更高，神經(jīng)形態(tài)計算機(jī)旨在模擬人腦，其比傳統(tǒng)計算機(jī)運行速度更快、功耗更低，因此被譽(yù)為計算的未來。
包括英特爾和IBM在內(nèi)的幾家公司已經(jīng)發(fā)布了神經(jīng)形態(tài)芯片，盡管每款芯片擁有超過1億個“神經(jīng)元”，但與人腦中神經(jīng)元的數(shù)量相比相形見絀。此外，許多開發(fā)者仍在使用一些不可再生的有毒材料開發(fā)這樣的設(shè)備。鑒于此，本研究通訊作者、工程與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院副教授趙峰(音譯)等人一直在為這種新型計算機(jī)尋找可生物降解和可再生的解決方案，最終發(fā)現(xiàn)了蜂蜜的潛力。
在最新研究中，趙峰團(tuán)隊將蜂蜜加工成固體并夾在兩個金屬電極之間，制造出這款微米尺度的蜂蜜憶阻器，他們計劃進(jìn)一步縮小尺寸到納米尺度，并將數(shù)百萬甚至數(shù)十億蜂蜜憶阻器整合在一起，形成一個完整的神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng)。
趙峰說：“蜂蜜不易變質(zhì)，水分濃度非常低，因此細(xì)菌無法在其中生存，這意味著這些計算機(jī)芯片將在很長一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定。而且，新開發(fā)出的蜂蜜憶阻器芯片應(yīng)該能耐受神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的較低熱量。此外，它還將減少電子垃圾——要處理用蜂蜜制成的電腦芯片設(shè)備時，將它們?nèi)芙庠谒芯托小！?/p>