广告

复旦大学新研究成果:利用二维材料制成神经电阻器,可开发性能更好的仿生计算系统

2021-07-06 阅读:
在运行基于 3D XNOR 阵列的二元神经网络的一系列模拟中,研究人员创建的逻辑电路实现了每瓦每秒 622.35 兆次操作的能效和 7.31 毫瓦的功耗。未来,这组研究人员设计的神经电阻器和逻辑门因此可用于开发更小、更高效且功耗更低的神经形态计算芯片。

人脑中的单个神经元可以有效地执行所谓的布尔运算;一种代数运算,包括并、减和交。然而,模拟生物神经元的计算系统,例如神经形态计算系统,通常需要多个设备来完成这些操作。bMzednc

复旦大学和中国科学院的研究人员最近开发了基于二维 (2D) 材料的神经电阻器,可以单独执行逻辑运算,而无需多个设备。发表在Nature Electronics 上的一篇论文中介绍了这些神经电阻器,可以开发性能更好的仿生计算系统。bMzednc

bMzednc

“在我们之前的工作中,我们提出了一种高面积效率的 2D 晶体管架构,可以在单个单元中实现光开关逻辑计算,”进行这项研究的研究人员之一彭周告诉 TechXplore。“提议的晶体管有效地执行线性逻辑计算,包括 OR 和 AND 运算,但仍然不足以实现非线性逻辑计算,例如 XOR 和 XNOR 运算。”bMzednc

最近的研究结果表明,单个人类神经元能够进行非线性逻辑运算。这项研究的主要目的开展的周和他的同事是设计,可以模仿这种非线性逻辑计算能力的单个电子设备的单个神经元在人类的大脑。bMzednc

“我们的逻辑门神经电阻器采用双门结构设计,采用二维材料作为通道材料,”周说。“特别是,我们在神经电阻器中使用了不同极性的 2D 材料,包括双极型、n 型和 p 型特征来生成不同的逻辑运算。因此,一个神经电阻器可以用作一个逻辑门。”bMzednc

为了评估他们设计的设备并确认其可行性,Zhou 和他的同事在双晶体管双电阻配置中使用 WSe 2神经电阻和 MoS 2神经电阻制造了逻辑半加器和奇偶校验器电路。他们发现,与采用 MoS 2栅极的更传统设计的电路相比,所得电路可节省 78% 的面积。bMzednc

“我们通过充分利用二维材料的双极型特征展示了非线性逻辑运算,因此具有不同极性的神经电阻可以模拟单个人类神经元的逻辑计算能力进行高效计算,”周说。“通过使用它们来演示小尺寸逻辑半加器和高效二元神经网络,进一步验证了这些神经电阻器的可行性。”bMzednc

在运行基于 3D XNOR 阵列的二元神经网络的一系列模拟中,研究人员创建的逻辑电路实现了每瓦每秒 622.35 兆次操作的能效和 7.31 毫瓦的功耗。未来,这组研究人员设计的神经电阻器和逻辑门因此可用于开发更小、更高效且功耗更低的神经形态计算芯片。bMzednc

“我们展示了基于具有不同极性的 2D 材料的逻辑库,例如 MoS 2、WSe 2和 BP,不同的神经电阻产生不同的逻辑运算,”周说。“下一步,我们希望将存储器层添加到神经电阻器架构中,以便可以通过存储器操作而不是材料类型来切换极性,这意味着一个神经电阻器会产生不同的逻辑操作。”bMzednc

(参考链接:Tech Xplore;Demi 编译)bMzednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 难道“设计得太好”也是一种错? 有时候,事情做的好并促成了技术进展,很快地就会有人对你期待更多。例如在设计时增加某种新功能,经常引发另一种非预期的需求。从某方面来说,这对于工程师所传达的讯息就是:很抱歉,您的设计做得“太”好了!
  • 联发科发布迅鲲900T,平板专用版天玑 900? 据EDN报道,联发科技今日举办了一场媒体沟通会,发布了迅鲲™系列移动计算平台的又一个新成员——迅鲲900T,从几个关键参数上看这颗芯片比较像是天玑 900(6nm,2×2.4GHz A78,6×2.0GHz A55, Mali-G68 MC4 GPU)的平板专用款……
  • 混合超级电容器有何优点和缺点? 混合超级电容器并不是简单地将一个可充电电池和一个超级电容器打包在一起。相反,它采用了一种独特的结构,其中的单个组件既是一个超级电容器又是一个锂离子电池。
  • 小鹏进军“AI玩具”,要做儿童的第一个可骑乘智能机器马 小鹏汽车的生态企业鹏行智能这是鹏行智能发布了全球首款可骑乘智能机器马。这是鹏行智能智能机器马的第三代原型机,其内部代号为“小白龙”。前有小米首款仿生四足机器人"铁蛋",后有特斯拉AI机器人“Tesla Bot”,再到日前的鹏行机器马,为何新兴势力纷纷入场AI机器人呢?
  • Apple Car副总裁跳槽福特,1年离职4位高管,苹果造车何时 福特昨日(美国时间9月7日)宣布,Apple 负责特别项目的副总裁 Doug Field 将离开 Apple,并放弃他在Apple Car 方面的工作,转而在福特任职。
  • 三星CIS传感器路线图公布,2025年将推5.76亿像素传感器 近日,外媒曝光了三星最新的CIS传感器路线图,路线图显示,三星在2亿像素之外已经规划2025年推出576MP像素的传感器,也就是5亿7千6百万像素,意味着手机传感器可媲美中高端单反水平了。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了