IBM將仿生突觸注入芯片，行業(yè)震動(dòng)！使機(jī)器學(xué)習(xí)效率提升100倍

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關(guān)鍵信息：IBM將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分直接構(gòu)建在硅晶體中，使機(jī)器效率提高了100倍，而能量?jī)H消耗了1%。該論文已在Nature上發(fā)表，但I(xiàn)BM仍需構(gòu)建出一顆完整的芯片。

關(guān)鍵數(shù)據(jù)：IBM的這款神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片由5個(gè)晶體管和其他3個(gè)組件組成，在普通芯片上只有一個(gè)晶體管。

關(guān)鍵意義：以這種方式制造的芯片可能會(huì)在未來(lái)幾年里加速機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展，讓機(jī)器學(xué)習(xí)更有效率，同時(shí)更容易在智能手機(jī)等小型設(shè)備上進(jìn)行部署，若能成功，將對(duì)英偉達(dá)造成巨大沖擊。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工智能繁榮皇冠上的一顆明珠，他們狼吞虎咽地吃著數(shù)據(jù)，并輸出結(jié)果，在語(yǔ)音和圖像識(shí)別等方面，有著近乎完美的準(zhǔn)確性。

但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是按照人類(lèi)大腦的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)的，通常是用軟件而不是硬件來(lái)構(gòu)建的，而軟件則運(yùn)行在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)芯片上，也就是說(shuō)，傳統(tǒng)硬件的限制了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，讓事情變慢了。

IBM的新發(fā)現(xiàn)證明，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分直接構(gòu)建在硅晶體中，可以使其效率提高100倍，以這種方式制造的芯片可能會(huì)在未來(lái)幾年里加速機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展。

IBM的新芯片，就像在軟件中編寫(xiě)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣，模擬了連接大腦中單個(gè)神經(jīng)元的突觸，這些突觸連接的強(qiáng)度可以調(diào)整以使網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)W習(xí)。

IBM的研究人員在已發(fā)表在Nature的論文中展示了這種人造突觸——微電子突觸，其中使用了兩種類(lèi)型的突觸：短期神經(jīng)突觸和長(zhǎng)期記憶突觸。

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的研究員施耐德說(shuō)，這種方法“解決了一些關(guān)鍵問(wèn)題”，其中最明顯問(wèn)題的是低準(zhǔn)確度，這也一直困擾著之前在硅晶體上構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究員。

研究人員測(cè)試了用兩個(gè)簡(jiǎn)單的圖像識(shí)別任務(wù)來(lái)構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：手寫(xiě)文字識(shí)別和彩色圖像分類(lèi)，他們發(fā)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)和基于軟件的深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣精確，而只消耗了1%的能量。

這一發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)人工智能很重要，如果它能擴(kuò)展到商業(yè)生產(chǎn)，它可以證明IBM正在進(jìn)行的一場(chǎng)押注的正確性，盡管該公司目前不出售電腦芯片，但它一直在投資于電腦硬件領(lǐng)域，希望新型微電子元件有助于為下一個(gè)重大進(jìn)展提供動(dòng)力。

這項(xiàng)新技術(shù)可能是第一步，讓機(jī)器學(xué)習(xí)更有效率，同時(shí)更容易在智能手機(jī)等小型設(shè)備上進(jìn)行部署。施耐德說(shuō)：“在提高能源效率和提高全連接層的訓(xùn)練速度方面，100倍的能效似乎值得進(jìn)一步努力?！?/p>

然而IBM芯片的設(shè)計(jì)相對(duì)笨拙，由5個(gè)晶體管和其他3個(gè)組件組成，在普通芯片上只有一個(gè)晶體管，IBM仍然需要構(gòu)建和測(cè)試一個(gè)完整的芯片。

盡管如此，這項(xiàng)工作可能是一個(gè)重要的、具有生物學(xué)意義的步驟，也在朝著計(jì)算機(jī)的核心方向發(fā)展。

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