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关键信息:IBM将神经网络的关键部分直接构建在硅晶体中,使机器效率提高了100倍,而能量仅消耗了1%。该论文已在Nature上发表,但IBM仍需构建出一颗完整的芯片。
关键数据:IBM的这款神经网络芯片由5个晶体管和其他3个组件组成,在普通芯片上只有一个晶体管。
关键意义:以这种方式制造的芯片可能会在未来几年里加速机器学习的发展,让机器学习更有效率,同时更容易在智能手机等小型设备上进行部署,若能成功,将对英伟达造成巨大冲击。
神经网络是人工智能繁荣皇冠上的一颗明珠,他们狼吞虎咽地吃着数据,并输出结果,在语音和图像识别等方面,有着近乎完美的准确性。
但是,神经网络是按照人类大脑的结构来设计的,通常是用软件而不是硬件来构建的,而软件则运行在传统的计算机芯片上,也就是说,传统硬件的限制了神经网络的发展,让事情变慢了。
IBM的新发现证明,将神经网络的关键部分直接构建在硅晶体中,可以使其效率提高100倍,以这种方式制造的芯片可能会在未来几年里加速机器学习的发展。
IBM的新芯片,就像在软件中编写的神经网络一样,模拟了连接大脑中单个神经元的突触,这些突触连接的强度可以调整以使网络能够学习。
IBM的研究人员在已发表在Nature的论文中展示了这种人造突触——微电子突触,其中使用了两种类型的突触:短期神经突触和长期记忆突触。
美国国家标准与技术研究所的研究员施耐德说,这种方法“解决了一些关键问题”,其中最明显问题的是低准确度,这也一直困扰着之前在硅晶体上构建人工神经网络的研究员。
研究人员测试了用两个简单的图像识别任务来构建的神经网络:手写文字识别和彩色图像分类,他们发现这个系统和基于软件的深层神经网络一样精确,而只消耗了1%的能量。
这一发现不仅对人工智能很重要,如果它能扩展到商业生产,它可以证明IBM正在进行的一场押注的正确性,尽管该公司目前不出售电脑芯片,但它一直在投资于电脑硬件领域,希望新型微电子元件有助于为下一个重大进展提供动力。
这项新技术可能是第一步,让机器学习更有效率,同时更容易在智能手机等小型设备上进行部署。施耐德说:“在提高能源效率和提高全连接层的训练速度方面,100倍的能效似乎值得进一步努力。”
然而IBM芯片的设计相对笨拙,由5个晶体管和其他3个组件组成,在普通芯片上只有一个晶体管,IBM仍然需要构建和测试一个完整的芯片。
尽管如此,这项工作可能是一个重要的、具有生物学意义的步骤,也在朝着计算机的核心方向发展。
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