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“電子突觸”，搭建起來的智能芯片具有在線學(xué)習(xí)能力，可以處理機(jī)器系統(tǒng)之前無法勝任的任務(wù)。
“如果把用憶阻器技術(shù)開發(fā)出的人工智能芯片應(yīng)用在手機(jī)中，芯片功耗會大大降低，手機(jī)充一次電就可以用兩天。”清華大學(xué)微電子學(xué)研究所教授錢鶴這樣通俗地解釋憶阻器將給普通民眾生活帶來的變化。
作為國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“納米科技”重點(diǎn)專項的課題之一，錢鶴領(lǐng)銜的“新型納米存儲器三維集成的基礎(chǔ)研究”旨在為我國存儲器產(chǎn)業(yè)提供自主知識產(chǎn)權(quán)和原型技術(shù)，支撐和引領(lǐng)我國存儲器產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。
神經(jīng)突觸還有個獨(dú)特功能，那就是既可以存儲，也可以計算。存算一體化的計算機(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)今國際上相關(guān)學(xué)者的研發(fā)重點(diǎn)。
神經(jīng)形態(tài)計算是通過模仿人腦的構(gòu)造來大幅提高計算能力與能效的新型計算方法。錢鶴表示，除了存儲，憶阻器在神經(jīng)形態(tài)計算芯片領(lǐng)域顯示出更加重要的潛力。
神經(jīng)形態(tài)計算與傳統(tǒng)的計算方法的區(qū)別在于，它將負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲和處理的單元融合在了一起，將數(shù)據(jù)直接在一個單元內(nèi)部進(jìn)行儲存、計算，從而省去了數(shù)據(jù)在存儲器與中央處理器之間頻繁移動而造成的大量能源開銷。
憶阻器適合神經(jīng)形態(tài)計算，憶阻器本身的阻值可以用來存儲數(shù)據(jù)，在外加電壓下可以完成乘法計算的功能，將多個憶阻器的輸出電流匯集到一起可以實現(xiàn)加法計算的功能。“通過乘法與加法的組合，憶阻器可以在極短時間內(nèi)完成絕大多數(shù)的計算任務(wù)。”錢鶴說。
錢鶴所帶領(lǐng)的課題組在2017年上半年完成了世界上首個集成上千個雙向連續(xù)阻變憶阻器單元、能夠像人腦一樣對輸入有實時響應(yīng)并能在線學(xué)習(xí)的人臉識別系統(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，一旦基于憶阻器的神經(jīng)形態(tài)計算芯片技術(shù)成熟，制作類似甚至超越人腦智能和能效的‘超級人工大腦’將變成現(xiàn)實。”錢鶴充滿信心地說。
