導讀：韓國科學技術院的研究人員通過協(xié)同集成單晶體管神經(jīng)元和突觸，制造了一種受大腦啟發(fā)的高度可伸縮的神經(jīng)形態(tài)硬件。

　　韓國科學技術院(KAIST)的研究人員通過協(xié)同集成單晶體管神經(jīng)元和突觸，制造了一種受大腦啟發(fā)的高度可伸縮的神經(jīng)形態(tài)硬件。采用標準的硅互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術，這種神經(jīng)形態(tài)硬件有望降低芯片成本并簡化制造過程。

　　Yang-Kyu Choi和Sung-Yool Choi領導的研究小組以單晶體管為基礎，制作出了可高度擴展的神經(jīng)形態(tài)硬件的神經(jīng)元和突觸，展示了識別文本和人臉圖像的能力。該研究結果刊登在了《科學進展》雜志上。

　　神經(jīng)形態(tài)硬件因具有人工智能功能而備受關注，但由于模仿人類大腦，其功耗不足20瓦。要使神經(jīng)形態(tài)硬件工作，就必須有一個神經(jīng)元，當整合某個信號時產(chǎn)生一個尖峰，以及一個突觸，記住兩個神經(jīng)元之間的連接，就像生物大腦一樣。然而，由于構建在數(shù)字或模擬電路上的神經(jīng)元和突觸占據(jù)很大的空間，因此在硬件效率和成本方面存在一定的限制。由于人類大腦由大約1011個神經(jīng)元和1014個突觸組成，因此要將其應用于移動和物聯(lián)網(wǎng)設備，就必須提高硬件成本。

　　為了解決這個問題，研究小組用一個晶體管模擬了生物神經(jīng)元和突觸的行為，并將它們協(xié)同集成到一個8英寸的晶片上。制造的神經(jīng)形態(tài)晶體管與目前大量生產(chǎn)的存儲和邏輯晶體管具有相同的結構。此外，神經(jīng)形態(tài)晶體管首次證明，它們可以實現(xiàn)“雙面結構”，即既是神經(jīng)元又是突觸，就像硬幣有正面和反面一樣。

　　Yang-Kyu Choi教授表示：“通過將復雜的數(shù)字和模擬電路中的神經(jīng)元和突觸替換為一個晶體管，可以大幅降低硬件成本。”第一作者Joon-Kyu Han表示：“我們已經(jīng)證明，神經(jīng)元和突觸可以用單個晶體管實現(xiàn)。”“通過使用標準CMOS工藝將單晶體管神經(jīng)元和突觸在同一晶片上協(xié)集成，神經(jīng)形態(tài)硬件的硬件成本得到了提高，這將加速神經(jīng)形態(tài)硬件的商業(yè)化。”

　　該研究得到了美國國家研究基金會(NRF)和集成電路設計教育中心(IDEC)的支持。