伊瓢 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

MIT又在AI芯片领域做出了新的突破。

他们用银硅铜合金造出了忆阻器，来模拟人脑中的突触。

用这种技术造出来的芯片，每个芯片只有纸屑那么大，而每平方毫米却有数万个忆阻器，能够“记忆”图像的高清细节。

真是边缘计算的福音。研发团队还说，这项技术最终能让手机等便携设备拥有超算一样的性能，甚至不怎么费电、不需要联网。

真可谓超算一指尖，满满想象力。

这项研究发在了《自然-纳米技术》上。

忆阻器：扮演突触的晶体管

这项新技术的关键，在于忆阻器。

忆阻器是一种特别的晶体管，研究人员用它来模拟人神经系统中的突触，也就是两个神经元之间连接的部分，负责把一个神经元的信号传导到下一个神经元中去。

传统的晶体管只能在0和1之间变换，但忆阻器可并不只有这两种状态，它提供的值是梯度变化的，因此，收到的信号越强，忆阻器的值也就越大。

这种设定看起来十分美好，单个晶体管的值不再是仅有二元的状态，能够梯度变化，也就是一个顶过去N个，效率大大提升。

然而，已有的忆阻器并不是一种特别成熟的技术。

忆阻器本身有正极和负极，中间有介质。如果一极接电，那么就会有离子穿越介质，跑到另一极去。

已有的忆阻器里，如果电压比较大，导电通道也比较大，那么上述离子穿越的过程效果是比较好的。

但是如果电流不够大，导电通道也不够大，那效果就不够好了。

因此，为了让忆阻器这种厉害的晶体管发挥作用，MIT的研究者们设计了另一种制造忆阻器的方法。

银+硅+铜，忆阻器+1

那，要怎么才能造出更好的忆阻器呢？

研究者们想到了用合金的方式。

他们用硅来做忆阻器的负极，用银来做忆阻器的正极，然后加入少量的铜。

铜既可以与银结合，也可以与硅结合，就像一座桥梁，连接了银和硅两端。

单个的忆阻器就造好了，然后他们在一平方毫米的硅片上放了上万个忆阻器，组成了一个芯片。

图像处理能力

芯片造好之后，他们就用美国队长的图片来做测试。

图片中的一个像素相当于芯片里的一个忆阻器，根据每个像素的颜色调整每个忆阻器的电导。

第三行是这次新忆阻器芯片的结果，芯片可以“记住”图像，使其重复出现。

此外，还可以运行特定的程序，针对图片做锐化、模糊等各种各种处理方式。

MIT出品

这项研究，来自MIT的Jeehwan Kim教授的实验室。

Kim教授2015年进入MIT机械工程系担任助理教授，此前在IBM做了不少关于太阳能薄膜电池、石墨烯等相关的研究，曾被IBM授予“Master Inventor”头衔，甚至因为石墨烯的研究曾经获得过美国能源部150万美元的奖金。

论文的三位共同一作均是这个实验室的博士后/博士生:

Hanwool Yeon，是这个实验室的博士后，首尔大学材料科学博士，主要研究半导体和柔性电子器件及可穿戴设备。

Peng Lin，也是这个实验室的博士后，马萨诸塞大学电气与计算机工程博士，他在这篇论文的主角忆阻器方面研究了多年。

Chanyeol Choi，MIT EECS的博士生，也曾经在高通担任硬件工程师。

论文传送门

Alloying conducting channels for reliable neuromorphic computing
链接：https://www.nature.com/articles/s41565-020-0694-5

参考链接：
https://techcrunch.com/2020/06/08/mits-tiny-artificial-brain-chip-could-bring-supercomputer-smarts-to-mobile-devices/
http://news.mit.edu/2020/thousands-artificial-brain-synapses-single-chip-0608

— 完 —

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