事件:美國當地時間8月3日,IBM官方宣布其蘇黎世研究中心制成了世界上第一個人造納米尺度隨機相變神經元,可用于制造高密度、低功耗的認知學習芯片。

IBM已經構建了由500個該神經元組成的陣列,并讓該陣列以模擬人類大腦的工作方式進行信號處理。

點評:

IBM人造神經元實際上是利用相變材料特性模擬大腦最基本物理機制。大腦最基本單元神經元物理機理類似于電阻和電容:神經元薄膜阻止電流直接通過,但同時又在吸收能量,當能量吸收到一定程度,它就向外發射自己產生的信號被其他神經元接收,然后再重復這一過程。IBM研發的全球首個人造相變神經元正是利用相變材料GST合金實現大腦神經元的這種物理機制。

GST合金可以通過電流實現相變,晶相下GST合金是絕緣的,而非晶相下GST合金是導電的。與生物神經元相同,人造神經元輸入端累計電流,GST合金由晶相慢慢相變為非晶相開始導電,最終電流通過,產生神經信號。而一段時間后,GST合金會恢復為晶相,神經元重置。而且GST合金每次重置后都會和之前略有區別,這就產生了與生物神經元類似的隨機性。

人造相變神經元有望成為人工智能時代的"晶體管",意義重大。相變神經元因為充分模擬了大腦神經元的基本物理機制,具備高信號傳輸速度卻功耗極低的特性,且能夠實現生物神經元的隨機性。更重要的是該神經元采用的相變材料GST合金是相當成熟的材料(藍光光盤功能材料),可歷經幾十億次工作而不損壞(壽命長),體積極小(IBM論文中提出可以做到14納米),因此是制造高密度、低功耗的人工智能芯片的絕佳器件。60多年前晶體管的誕生成為集成電路革命的先聲,從而奠定了整個信息時代的基石。IBM人造相變神經元有望成為人工智能時代的"晶體管",從基礎器件層面引領人工智能時代的到來。

進一步驗證人工智能芯片發展路線圖。我們在此前《芯際爭霸》人工智能芯片深度報告中前瞻指出,按照設計的目的從加速深度學習算法到希望從底層結構模擬人腦來更好實現智能,人工智能芯片將從目前采用GPU、FPGA等已有芯片的過渡態向專用定制芯片、類腦計算芯片形態發展,IBM制成世界上第一個人造納米尺度隨機相變神經元再度驗證了我們提出的人工智能芯片發展路線圖。IBM目前已經構建了由500個該人造神經元組成的陣列,并讓該陣列以模擬人類大腦的工作方式進行信號處理,未來有望從器件層面帶來整個基礎計算架構的顛覆性革命。