Skip to content
WONGCW 網誌
  • 首頁
  • 論壇
  • 微博
  • 壁紙下載
  • 免費圖床
  • 視頻下載
  • 聊天室
  • SEO工具
  • 支援中心
  • 表格製作
  • More
    • 在線名片
    • 網頁搜索
    • 天氣預報
    • 二維碼生成器
    • WordPress 插件及主題下載
  • Search Icon

WONGCW 網誌

記錄生活經驗與點滴

憶阻器存算一體AI芯片登Nature 能耗僅有CMOS方法的十萬分之一

憶阻器存算一體AI芯片登Nature 能耗僅有CMOS方法的十萬分之一

2021-01-31 Comments 0 Comment

國際頂級學術期刊《自然·電子》近日發表的一項新研究顯示,憶阻器能像人腦神經元一樣同時計算和存儲數據,並以超低功耗有效解決人工智能醫療診斷問題。該研究用憶阻器加速機器學習應用,訓練所需能耗僅有基於數字CMOS方法的十萬分之一。這展示了憶阻器在低功耗或網絡“邊緣”應用的發展潛力。

相關論文已發表於本月《自然·電子》期刊上,其題目為《利用馬爾可夫鏈蒙特卡羅抽樣的固有憶阻器可變性進行原位學習(In situ learning using intrinsic memristor variability via Markov chain Monte Carlo sampling)》。

一、模擬人腦神經元突觸的新興存儲技術

憶阻器是一種低功耗非易失性存儲技術,可模擬神經元的一些基本特性。

大約50年前,美國加州大學伯克利分校教授蔡少棠在1971年已經預言了這一技術的存在。

但直到2008年,惠普實驗室發表了基於TiO2的阻變存儲器(RRAM)器件的論文,憶阻器才被首次研發創造出來。

憶阻器本質上是電開關,在電源關閉後,能記住它們是打開還是關閉的。和人腦神經元之間的突觸相似,其電導率的增強或減弱由過去多少電流經過決定。

理論上,憶阻器可以像神經元一樣,能同時計算和存儲數據。因此,研究人員認為,憶阻器可以大大減少傳統計算機在處理器和存儲器之間來回傳輸數據所損耗的能量和時間。

這種設備也可以在神經網絡中很好地工作。神經網絡是一種使用合成突觸和神經元來模擬人類大腦學習過程的機器學習系統。

二、相較傳統數字CMOS器件,能耗降低5個數量級

憶阻器應用的一個挑戰是這些器件的隨機可變性。

這項研究的第一作者、法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學的電氣工程師托馬斯·達爾加蒂(Thomas Dalaty)說,憶阻器的電阻或導電性水平取決於連接兩個電極的少量原子,這使它們的電性能很難控制。

憶阻器是通過高電導開態和低電導關態之間循環編程的。通常,由於器件內部固有的隨機過程,憶阻器的電導率可能會在一個開啟狀態和下一個開啟狀態之間變化。

憶阻器存算一體AI芯片登Nature,能耗僅有CMOS方法的十萬分之一

但如果憶阻器開關次數足夠多,每個憶阻器的電導率就會遵循“鐘形曲線”模式。

研究人員透露,他們可以實現一種被稱為馬爾科夫鏈蒙特卡羅(MCMC,Markov chain Monte Carlo)採樣算法,來積極利用憶阻器這種可預測的行為,解決一些機器學習任務。

與傳統數字CMOS電子器件的性能相比,達爾加蒂團隊的憶阻陣列能耗足足降低了5個數量級(10萬倍)。

達爾加蒂解釋說,10萬倍的差異相當於“世界上最高的建築哈利法塔與一枚硬幣的高度之差”,這是因為憶阻器不需要在處理器和存儲器之間來回傳輸數據,節約了大量時間和能耗。

三、心率異常檢出率高於傳統非憶阻器電子技術

憶阻器的一個潛在應用是能夠在網絡“邊緣”進行學習、調整和操作的設備,如嵌入式系統、智能家居設備和物聯網(IoT)節點等低功耗設備。達爾加蒂認為,憶阻器可以幫助邊緣學習設備成為現實。

“當前邊緣學習是不可能的,因為使用現有硬件執行機器學習所需的能量,遠遠大於邊緣可用的能量。”他解釋說,“邊緣學習(使用憶阻器)……可能會打開以前無法實現的全新應用領域。”

在研究中,利用憶阻器的隨機可變性,研究人員使用由16384個憶阻器組成的陣列實現馬爾科夫鏈蒙特卡羅採樣,從心電圖記錄中執行惡性組織識別和心律異常檢測任務。

實驗結果顯示,相比基於傳統非憶阻器電子技術的標準神經網絡,這種新方法的檢出率更高。

該研究團隊還使用他們的陣列來解決診斷惡性乳腺組織樣本等圖像識別任務。

未來,邊緣學習憶阻器的潛在應用可能包括植入醫療早期預警系統,該系統可以適應患者隨時間變化的狀態。

達爾加蒂說,他們正在尋找那些真正受能源限製而無法實現的邊緣應用。

在他看來,下一個大的挑戰是將將所有的功能整合到一個可在實驗室外部應用的單一集成芯片上,而這種芯片可能還需要幾年的時間才能問世。

結語:憶阻器領域發展迅速,研發競賽已經開始

據了解,自惠普憶阻器原型問世以來,國際研究迅速升溫,至今已有百餘所研究機構參與。不僅英、德、韓等國相繼加入,Intel、IBM等工業巨頭也在美國軍方支持下砸下重金。

雖然在我國由於學科交叉、產業和學術聯繫不緊密等原因發展較為落後。不過華中科技大學、清華、北大、國防科大和中科院微電子所等單位已經聯合申報了項目,並且已經有所成就。

國防科技大學電子科學與工程學院教授徐暉如此評價道:“憶阻器帶來的變革,將在世界電子科技領域引發一場基礎性的影響重大的競賽。”

來源:IEEE SPECTRUM

芯東西(公眾號:aichip001) 編譯| 高歌編輯| 雲鵬

分享此文:

  • 分享到 Twitter(在新視窗中開啟)
  • 按一下以分享至 Facebook(在新視窗中開啟)
  • 分享到 WhatsApp(在新視窗中開啟)
  • 按一下以分享到 Telegram(在新視窗中開啟)
  • 分享到 Pinterest(在新視窗中開啟)
  • 分享到 Reddit(在新視窗中開啟)
  • 按一下即可分享至 Skype(在新視窗中開啟)
  • 按一下即可以電子郵件傳送連結給朋友(在新視窗中開啟)
  • 點這裡列印(在新視窗中開啟)

相關


網絡資訊

Post navigation

PREVIOUS
特斯拉正在為即將消失的方向盤做好準備工作
NEXT
騙局:馬斯克借GameStop狂熱東風猛烈抨擊賣空者

發表迴響 取消回覆

這個網站採用 Akismet 服務減少垃圾留言。進一步了解 Akismet 如何處理網站訪客的留言資料。

More results...

Generic filters
Exact matches only
Search in title
Search in content
Search in excerpt
Filter by 分類
網站公告
Featured
限時免費
ESET NOD32
WINDOWS 10 &11 INSIDER PREVIEW
Windows 軟件下載
系統軟件
辦公軟件
圖像處理
影音媒體
網絡軟件
應用軟件
Mac 軟件下載
安卓軟件下載
網絡資訊
Mac資訊
Linux資訊
VPS資訊
NASA資訊
金融資訊
WhatsApp Stickers教學
WordPress資訊
WeChat資訊
PHP資訊
Plesk資訊
TensorFlow
教學資源
開源程序
網頁工具
SEO工具
醫療健康
旅遊及消閒
其他資訊
Content from
Content to
2021 年 1 月
一 二 三 四 五 六 日
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
« 12 月   2 月 »

分類

  • 網站公告
  • 限時免費
  • ESET NOD32
  • WINDOWS 10 &11 INSIDER PREVIEW
  • Windows 軟件下載
  • 系統軟件
  • 辦公軟件
  • 圖像處理
  • 影音媒體
  • 網絡軟件
  • 應用軟件
  • Mac 軟件下載
  • 安卓軟件下載
  • 網絡資訊
  • Mac資訊
  • Linux資訊
  • VPS資訊
  • NASA資訊
  • WhatsApp Stickers教學
  • WordPress資訊
  • WeChat資訊
  • PHP資訊
  • Plesk資訊
  • TensorFlow
  • 教學資源
  • 開源程序
  • 網頁工具
  • SEO工具
  • 醫療健康
  • 旅遊及消閒
  • 其他資訊

彙整

近期文章

  • 保姆級教程12306官方詳解如何用積分“免費坐高鐵” 2023-03-31
  • 挖礦毫無意義NVIDIA解釋為何賣礦卡:客戶願意花錢我們管不著 2023-03-31
  • 吃日料、聽京劇庫克時隔3年再訪中國 2023-03-31
  • 華為淨現金下滑至1763億元孟晚舟稱財務狀況依然穩健 2023-03-31
  • 任天堂Switch 2不會遠了開發者已收到新主機開發工具 2023-03-31
  • NASA太陽動力學觀測站捕捉到從太陽爆發的強烈耀斑 2023-03-31
  • 科學家發現製造原子級薄金屬層的簡單方法 2023-03-31
  • 華為發布2022年年度報告孟晚舟現場談壓力和信心 2023-03-31
  • 不要錯過:NASA將於4月3日揭曉Artemis II登月宇航員 2023-03-31
  • 新藥可”二合一”治療心力衰竭和睡眠呼吸障礙 2023-03-31

熱門文章與頁面︰

  • DP vs HDMI 誰才是遊戲玩家最佳選擇?
  • Autodesk AutoCAD 2021 正式版註冊版-簡體/繁體中文/英文版
  • ESET NOD32 LICENSE KEY (UPDATED 2023-01-17)
  • 打車叫到特斯拉不會開門很尷尬?官方介紹開關門方法
  • 盜版Windows 7還能免費升級Windows 10嗎?
  • Explorer Patcher:讓Windows 11恢復Windows 10的行為特徵
  • 世界上有多少個國家
  • 38歲985文科碩士被迫送外賣本人再發聲:已脫下孔乙己長衫應聘道士被拒
  • 4款家用血糖儀、尿酸儀對比評測
  • 一鍵GHOST v2020.07.20 正式版-硬盤版/光盤版/優盤版/軟盤版

投遞稿件

歡迎各界人士投遞稿件到admin@wongcw.com

請提供以下資料:

1.你的名字

2.你的電郵

3.分類目錄

4.文章標題

5.文章摘要

6.文章內容

7.文章來源

 

聯繫我們

查詢,投稿,商務合作:
​admin@wongcw.com
​技術支援:
​support@wongcw.com
​客户服務:
​cs@wongcw.com

QQ群:833641851

快帆

MALUS

極度掃描

DMCA.com Protection Status

WONGCW 網誌

  • 免責聲明
  • 捐助我們
  • ThemeNcode PDF Viewer
  • ThemeNcode PDF Viewer SC
  • Events

服務器提供

本站使用之服務器由ikoula提供。

聯繫我們

查詢,投稿,商務合作:
​admin@wongcw.com
​技術支援:
​support@wongcw.com
​客户服務:
​cs@wongcw.com

QQ群:833641851

© 2023   All Rights Reserved.