全新人工神经元面世，能耗比人脑低数千倍，或变革AI部署
（图片来自网络）
近日，美国南加州大学教授约书亚·杨（Joshua Yang）团队与合作伙伴成功制造出功能齐全的人工神经元 1M1T1R，它能够像真实脑细胞一样工作，有望催生类似人脑的基于硬件的学习系统，并为人工智能（AI）转向更接近自然智能的形态提供动力。据媒体报道，这或开启迈向通用人工智能（AGI）的新阶段，成为实现AGI的关键拼图之一，相关论文发表于《Nature Electronics》。
据研究显示，1M1T1R 神经元每次放电仅消耗皮焦耳级别能量，一皮焦耳约为蚊子扇动一次翅膀能量的千分之一；若采用更先进的3纳米晶体管制造工艺，并将忆阻器进一步缩小，其能耗可进一步降至艾焦耳级别，这意味着它比人脑中的一个神经元还要节能数千倍。若能以数亿个这样的超低功耗神经元组成一个电子大脑，处理当前那些需要巨大服务器才能完成的AI任务，可能只需要一块手表电池的电量。这或将彻底改变AI的部署方式，让AI可以嵌入到手表、眼镜甚至是植入式医疗设备中。
神经形态计算的重要里程碑，助力实现AGI。目前常用的AI如聊天机器人、图像生成器属于狭义AI，只能完成特定任务，却无法灵活应用领域知识；而期望的AGI是自主学习通才。1M1T1R 神经元具有处理时空信息的能力——人类生活于时间和空间之中，阅读理解、接球等动作需要时空信息处理，而传统AI在这方面较弱；研究团队用该神经元构建循环脉冲神经网络，识别语音数据集准确率达91.35%。
从冯·诺依曼架构到神经形态计算，传统电脑遵循冯·诺依曼架构，CPU像搬运工需频繁搬运数据耗电；人脑仅1.4公斤重却高效处理多任务，神经形态计算模仿大脑结构。1M1T1R 神经元由不对称扩散型忆阻器、晶体管、电阻组成，集成度极高，体积仅为普通晶体管，是传统方案数十到数百个晶体管规模的飞跃，为高效AI硬件提供新思路。
1M1T1R 神经元还具备生物神经元的六大关键特性：漏点积分（感知时间模式，如同裂缝水桶接水）、阈值放电（全有全无放电，如同水桶满溢后溢出）、级联传播（神经元间信号传播，如多米诺骨牌）、内在可塑性（类似琴童练习提升）、不应期（放电后短暂不应期保证信号节奏）、随机性（微观随机性适应环境变化）。这些特性让它更接近生物神经元，有望为通用人工智能（AGI）的实现铺平道路。
该研究背后是南加州大学、麻省大学、美国空军研究实验室和NASA等多机构数十位科学家跨越多年通力合作的结果，从概念设计到纳米器件雕刻、电学测量、模拟程序编写等环节均付出努力，让电子神经元从构想变为现实。
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