在水中入行神经网络计较的离子电路问世
受年夜脑处置信息方法开导
在水中入行神经网络计较的离子电路问世
科技日报北京9月30日电 (记者张梦然)美国哈佛年夜学工程与运用科学学院 (SEAS)团队与生物技能草创公司DNA Script互助，开发出一种由数百个离子晶体管构成的离子电路，并执行了神经网络计较的焦点进程。该研究发表在比来的《进步前辈质料》上。
智能手机、计较机以及数据中间中的微处置器经由过程固体半导体利用电子来处置信息，但人类年夜脑有一个分歧的体系，其寄托利用液体中的离子来处置信息。
受年夜脑的开导，研究职员持久以来一直在追求在水溶液中开发“离子”电路 。尽管水中的离子比半导体中的电子挪动患上慢，但具备分歧物化性子的离子可用于更丰硕、更多样化的信息处置。
研究职员起首构建了一种新型离子晶体管。该晶体管由醌份子的水溶液构成，与两个齐心环形电极以及一个中间圆盘电极相连，就像一个靶心。
施加在中间圆盘上的电压会引发电化学反响，从而发生从圆盘到水中的离子电流。两个环形电极经由过程发生以及捕捉氢离子来调理中间盘周围的局部pH值，从而加速或者下降反响速度，也就是增长或者削减离子电流。换句话说，pH节制(门控)圆盘在水溶液中的离子电流，从而发生电子晶体管的离子对于应物。
然后，他们设计了pH门控离子晶体管，使患上圆盘电流是圆盘电压以及代表局部pH门控晶体管的“权重”参数的算术乘积。他们将这些晶体管组织成16×16阵列，以将单个晶体管的摹拟算术乘法扩大为摹拟矩阵乘法。
研究职员称，矩阵乘法是人工智能神经网络中最广泛的计较，他们的离子电路以彻底基于电化学机制的摹拟方法在水中执行矩阵乘法。尽管该离子电路不克不及像数字微处置器那样快速或者正确，但水中的电化学矩阵乘法自己就很迷人，且具备节能的潜力。
将来，该团队但愿入一步丰硕体系的化学繁杂性。到今朝为止，研究团队只使用了3—4种离子物资，比方氢以及醌离子，来实现水性离子晶体管中的门控以及离子传输。他们规划使用更多样化的离子种类来处置信息内容。
总编纂圈点
人类年夜脑给信息科学带来的开导仍在继续。用于人工智能的深度学习技能就在很年夜水平上仿照了年夜脑的信息处置方法。当下，引领人工智能成长趋向的类脑计较，更离不开对于年夜脑的鉴戒：这类技能从布局上寻求设计出像生物神经网络那样的体系，从功能上寻求摹拟年夜脑的功能，从机能上寻求年夜幅度超出生物年夜脑。而上述在水溶液中入行神经网络计较，对于年夜脑入行摹拟的方法可谓另辟蹊径。