IBM將仿生突觸注入晶片,行業震動!使機器學習效率提升100倍

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關鍵信息:IBM將神經網絡的關鍵部分直接構建在硅晶體中,使機器效率提高了100倍,而能量僅消耗了1%。該論文已在Nature上發表,但IBM仍需構建出一顆完整的芯片。

關鍵數據:IBM的這款神經網絡芯片由5個晶體管和其他3個組件組成,在普通芯片上只有一個晶體管。

關鍵意義:以這種方式製造的芯片可能會在未來幾年里加速機器學習的發展,讓機器學習更有效率,同時更容易在智能手機等小型設備上進行部署,若能成功,將對英偉達造成巨大沖擊。

IBM將仿生突觸注入芯片,行業震動!使機器學習效率提升100倍

神經網絡是人工智能繁榮皇冠上的一顆明珠,他們狼吞虎嚥地吃著數據,並輸出結果,在語音和圖像識別等方面,有著近乎完美的準確性。

但是,神經網絡是按照人類大腦的結構來設計的,通常是用軟件而不是硬件來構建的,而軟件則運行在傳統的計算機芯片上,也就是說,傳統硬件的限制了神經網絡的發展,讓事情變慢了。

IBM的新發現證明,將神經網絡的關鍵部分直接構建在硅晶體中,可以使其效率提高100倍,以這種方式製造的芯片可能會在未來幾年里加速機器學習的發展。

IBM的新芯片,就像在軟件中編寫的神經網絡一樣,模擬了連接大腦中單個神經元的突觸,這些突觸連接的強度可以調整以使網絡能夠學習。

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IBM的研究人員在已發表在Nature的論文中展示了這種人造突觸——微電子突觸,其中使用了兩種類型的突觸:短期神經突觸和長期記憶突觸。

美國國家標準與技術研究所的研究員施耐德說,這種方法“解決了一些關鍵問題”,其中最明顯問題的是低準確度,這也一直困擾著之前在硅晶體上構建人工神經網絡的研究員。

研究人員測試了用兩個簡單的圖像識別任務來構建的神經網絡:手寫文字識別和彩色圖像分類,他們發現這個系統和基於軟件的深層神經網絡一樣精確,而只消耗了1%的能量。

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這一發現不僅對人工智能很重要,如果它能擴展到商業生產,它可以證明IBM正在進行的一場押注的正確性,儘管該公司目前不出售電腦芯片,但它一直在投資於電腦硬件領域,希望新型微電子元件有助於為下一個重大進展提供動力。

這項新技術可能是第一步,讓機器學習更有效率,同時更容易在智能手機等小型設備上進行部署。施耐德說:“在提高能源效率和提高全連接層的訓練速度方面,100倍的能效似乎值得進一步努力。”

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然而IBM芯片的設計相對笨拙,由5個晶體管和其他3個組件組成,在普通芯片上只有一個晶體管,IBM仍然需要構建和測試一個完整的芯片。

儘管如此,這項工作可能是一個重要的、具有生物學意義的步驟,也在朝著計算機的核心方向發展。


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