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新型類腦計算方案探索未來智能新紀元
2024年07月08日 11:58:42
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：7240
類腦計算，又稱為神經形態計算，是一種借鑒生物神經系統信息處理模式和結構的計算理論、體系結構、芯片設計以及應用模型與算法的總稱，其核心目標是開發出能夠模擬人類大腦的智能系統。目前熱門的幾個計算機技術例如人工智能、大數據處理、人機交互，與類腦計算都有著緊密的聯系。
【化工儀器網 行業百態】類腦計算，又稱為神經形態計算，是一種借鑒生物神經系統信息處理模式和結構的計算理論、體系結構、芯片設計以及應用模型與算法的總稱，其核心目標是開發出能夠模擬人類大腦的智能系統。目前熱門的幾個計算機技術例如人工智能、大數據處理、人機交互，與類腦計算都有著緊密的聯系。
目前，類腦計算技術仍處于發展階段，理論和模型的局限性是其面臨的重大挑戰。受限于與人腦復雜的結構，盡管一些基本機制能夠被理解，但是諸如意識、智能決策等仍然無法通過計算機模型實現模擬。也正因如此，尋找更加合適的類腦計算方案是目前該領域的重要突破口。
近日，南京大學物理學院教授繆峰、副教授梁世軍團隊聯合南京理工大學教授程斌通過構筑雙側對齊的魔角雙層石墨烯器件，觀測到電子型鐵電性與陳絕緣體的共存，提出并驗證了噪聲免疫的類腦計算方案。該方案基于特殊堆垛構型的魔角石墨烯器件，通過觀測到電子型鐵電性與拓撲邊界態的共存，并基于可選擇的準連續鐵電開關，實現了噪聲免疫的類腦計算。
這套方案的核心主要分為兩部分。其一是準連續鐵電開關。研究團隊在魔角雙層石墨烯器件中實現了準連續鐵電態的開關功能。通過施加幅值精細控制的短時電場脈沖，可以非易失地在不同的量子電導狀態之間切換，從而獲得了大量的準連續鐵電態。其二是噪聲免疫的類腦計算。在該方案中，鐵電陳絕緣體器件中出現的任意準連續電阻態可被確定地重復訪問，這使得計算過程能夠抵抗噪聲干擾，實現更穩定、更高效的計算。
整體來看，該方案的優勢主要集中在低功耗和噪聲免疫兩方面。一方面由于拓撲邊界態具有排除外界干擾的特性，因此基于該態的計算過程能夠顯著降低能耗，符合當前綠色計算的發展趨勢。；另一方面噪聲免疫的類腦計算方案則能夠有效抵抗噪聲干擾，提高計算的穩定性和可靠性。這使得其為開發基于拓撲邊界態的新型低功耗電子器件開辟了全新技術路線，有望進一步促進人工智能、神經形態計算、量子計算等領域的進一步發展。
目前相關論文已經發表于國際學術期刊《自然·納米技術》，具體的研究內容也可以在南京大學查詢到。
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