新超导人造突触比人脑更灵光？神经形态计算有望更快更节能

据英国《自然》杂志网站26日报道，美国科学家研制出一款模拟人脑神经中枢处理过程的超导人造突触，其信息处理速度比人脑更快更高效。研究人员表示，尽管该人造突触商用还面临不少困难，但它是神经形态计算设备发展史上的里程碑，可用于未来类脑计算机中。

大脑内的神经元传输和处理信息 来源：《自然》杂志官网

神经形态计算被认为代表了未来人工智能的重要发展方向，其灵感来源于人类大脑。神经形态设备模仿突触和神经元，将负责数据存储和数据处理的元器件整合到同一块芯片中，能更节能、更快速、更高效地处理和学习数据。

但目前此类设备的工作效率很低。因此，美国国家标准与技术研究院（NIST）的迈克尔·施耐德领导团队，利用铌超导体制造出了类神经元的电极，并用数千个纳米磁锰团簇填充超导体之间的空隙，获得新的人造突触。

通过高速电子探针连接的人造突触。图片来源：《自然》杂志官网

通过改变突触内磁场的大小，纳米团簇能对齐指向不同方向，使这一系统能编码信息，且计算能力超过其他神经形态系统。研究表明，这些突触每秒能传递信息十亿次，比人类神经元快几个数量级，而且，使用的能量仅为生物突触的千分之一。计算模拟显示，合成神经元可对9个来源的输入进行核对，再将其传递给下一个电极。

不过施耐德表示，如果用于复杂的计算，需要数百万个突触。其次，这种突触只能在接近绝对零度的温度下运行，且要在液氦中冷却。英国曼彻斯特大学计算机工程师史蒂夫·弗伯认为，这可能使芯片不适合小型设备使用，但施耐德指出，冷却设备需要的能耗少于拥有同等计算能力的传统计算机的能耗。

加州理工学院电子工程师卡沃·米德认为该新方法很有创意，但目前人们还未能很好地理解生物突触的关键属性，因此，将新芯片用于实际计算中还需很长时间。

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编辑：梁 伟

审核：王小龙