美研制神經回路基本元件 打造未來“電子大腦”

王小龍

2010年03月23日08:59  來源:《科技日報》

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  幾乎從計算機問世那天起,科學家和技術人員就想著有朝一日計算機也能像人腦一樣工作。日前,美國密歇根大學的一個研究小組稱,他們制成了一種模擬大腦突觸的憶阻器電路,証實了此前關於憶阻器能用於電腦神經網絡制作的設想。相關論文發表在最新一期的《納米快報》雜志上。

  突觸是兩個神經元之間或神經元與效應器細胞之間相互接觸並借以傳遞信息的部位。對於中樞神經系統內的大多數神經元來說,突觸是其神經信號的唯一輸入渠道。中樞神經系統中的神經元都以突觸的形式互聯,繼而形成復雜的神經元網絡。自2008年4月美國惠普實驗室研制出世界首個憶阻器,從而証實了“第四種電子元件”憶阻器的存在以來,憶阻器通過簡單封裝即可提供內存與邏輯功能的突出表現受到了科學家的關注,用其模擬大腦神經元突觸就成為了不少科學家奮斗的目標。

  研究小組用目前計算機芯片中極為常見的兩種材料——硅和銀作為憶阻器的制作原料。通過在兩個金屬電極的交叉部位填充硅銀混合物的方法來模擬大腦突觸的工作方式:其中的金屬電極相當於兩個神經元,而填充在中間的硅銀混合物則相當於突觸。

  該裝置被認為提供了一種讓憶阻器存儲數據的新方法。當兩個電極發出的信號的時間間隔為20毫秒時,電流在兩個電極間受阻的時間就是40毫秒,兩個電極間傳遞的信號可暫存在憶阻器中而不會丟失。這與大腦突觸傳遞信息的方式極為相似。

  該研究負責人、密歇根大學電氣工程與計算機科學系副教授呂煒稱,憶阻器就是通過這種方式來模擬神經突觸的為的。雖然該設備目前還處於實驗階段,有著各種各樣的缺憾,但它表明了人類向制造出如大腦一樣工作的計算機又前進了一步。下一步,研究小組計劃以該設備為基礎,制作一個由數以萬計的“憶阻器突觸”構成的電腦神經回路。

(責任編輯:魏艷)
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