憶阻器是一種與人腦突觸功能相似的電子元件,，相當(dāng)于一個(gè)“電子突觸”,，搭建起來(lái)的智能芯片具有在線(xiàn)學(xué)習(xí)能力，可以處理機(jī)器系統(tǒng)之前無(wú)法勝任的任務(wù),。
“如果把用憶阻器技術(shù)開(kāi)發(fā)出的人工智能芯片應(yīng)用在手機(jī)中,，芯片功耗會(huì)大大降低，手機(jī)充一次電就可以用兩天,。”清華大學(xué)微電子學(xué)研究所教授錢(qián)鶴這樣通俗地解釋?xiě)涀杵鲗⒔o普通民眾生活帶來(lái)的變化,。
作為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米科技”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的課題之一，錢(qián)鶴領(lǐng)銜的“新型納米存儲(chǔ)器三維集成的基礎(chǔ)研究”旨在為我國(guó)存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)提供自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和原型技術(shù),，支撐和引領(lǐng)我國(guó)存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展,。
神經(jīng)突觸還有個(gè)獨(dú)特功能,，那就是既可以存儲(chǔ)，也可以計(jì)算,。存算一體化的計(jì)算機(jī)架構(gòu)可謂顛覆性技術(shù),，而最新的研究發(fā)現(xiàn)，憶阻器特別適于做存算一體化,，這也是當(dāng)今國(guó)際上相關(guān)學(xué)者的研發(fā)重點(diǎn),。
神經(jīng)形態(tài)計(jì)算是通過(guò)模仿人腦的構(gòu)造來(lái)大幅提高計(jì)算能力與能效的新型計(jì)算方法。錢(qián)鶴表示,，除了存儲(chǔ),，憶阻器在神經(jīng)形態(tài)計(jì)算芯片領(lǐng)域顯示出更加重要的潛力。
神經(jīng)形態(tài)計(jì)算與傳統(tǒng)的計(jì)算方法的區(qū)別在于,，它將負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的單元融合在了一起,，將數(shù)據(jù)直接在一個(gè)單元內(nèi)部進(jìn)行儲(chǔ)存、計(jì)算,，從而省去了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器與中央處理器之間頻繁移動(dòng)而造成的大量能源開(kāi)銷(xiāo),。
憶阻器適合神經(jīng)形態(tài)計(jì)算，憶阻器本身的阻值可以用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù),，在外加電壓下可以完成乘法計(jì)算的功能,，將多個(gè)憶阻器的輸出電流匯集到一起可以實(shí)現(xiàn)加法計(jì)算的功能。“通過(guò)乘法與加法的組合,，憶阻器可以在極短時(shí)間內(nèi)完成絕大多數(shù)的計(jì)算任務(wù),。”錢(qián)鶴說(shuō)。
錢(qián)鶴所帶領(lǐng)的課題組在2017年上半年完成了世界上首個(gè)集成上千個(gè)雙向連續(xù)阻變憶阻器單元,、能夠像人腦一樣對(duì)輸入有實(shí)時(shí)響應(yīng)并能在線(xiàn)學(xué)習(xí)的人臉識(shí)別系統(tǒng),，且該系統(tǒng)每次迭代的能耗不足英特爾至強(qiáng)融核協(xié)處理器的千分之一。相關(guān)成果已發(fā)表在2017年5月的《自然·通訊》期刊上,。
“可以預(yù)見(jiàn),，一旦基于憶阻器的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算芯片技術(shù)成熟，制作類(lèi)似甚至超越人腦智能和能效的‘超級(jí)人工大腦’將變成現(xiàn)實(shí),。”錢(qián)鶴充滿(mǎn)信心地說(shuō),。
