新晶體管能模擬單個神經元執行運算

　　2017-06-22 13:54:24　來源: 科技日報社-中國科技網 (北京)

　　科技日報北京6月21日電 （記者聶翠蓉）據物理學家組織網20日報道，中國和新加坡科學家合作，利用二硫化鉬創建出一種新型「神經元晶體管」。每個晶體管能模擬大腦中的單個神經元執行計算任務，可成為構建各種類神經硬體的基本組件。相關論文發表在最新一期《納米技術》雜誌上。

　　只有具備能像神經元一樣執行加權和閾值運算等功能的晶體管，才能被稱為「神經元晶體管」。加權和閾值運算是指，單個神經元能接收到其他許多神經元發來的信號並將這些信號進行加權計算，再將獲得的加權總值與閾值進行比較，決定是否激活某種神經反應。人腦擁有數百億個神經元細胞，這些神經元每秒要進行很多次加權運算和閾值比較，對人類的意識和行為進行調控。

　　新研究中，成都電子科技大學和新加坡南洋理工大學的科學家們，從一類被稱為「過渡金屬硫化物」的新型二維半導體材料中，挑選出二硫化鉬取代傳統晶體管中的硅基，研製出了能模擬單個神經元功能的晶體管。

　　研究小組對神經元晶體管的類神經功能進行了驗證，結果表明，神經元晶體管能在兩個邏輯門的同步調控下，執行加權運算功能，並完成了一個類似於用算盤進行的計算任務，且在運算速度上具有明顯優勢。

　　研究還發現，其他研究人員之前創建的神經元晶體管，通常只能以不到0.05赫茲的頻率執行運算，這個頻率遠低於人腦神經元激活神經反應所需的5赫茲這一平均值，而這次獲得的二硫化鉬神經元晶體管，能在0.01赫茲到15赫茲的大頻率範圍內工作，因此在開發類神經硬體方面具有無可比擬的優勢。

　　研究團隊希望，接下來向神經元晶體管加入更多邏輯門，創建出更實用的具有生物學功能的神經元模型，進而將這些神經元晶體管集成到模擬神經突觸的憶阻器中，構建出模擬大腦功能的人工神經系統。