[情報] 科學家用憶阻器模擬人腦學習模式

[jokker (微雨從東來)]

   http://www.eettaiwan.com/ART_8800604247_480102_NT_7e9431c2.HTM

   人腦的位元細胞(bit-cells)是突觸(synapses)，美國密西根大學
   (University of Michigan)的研究人員指出，憶阻器(memristor)的功能特性
   是所有的電子元件中與突觸最相近的；他們最近展示單一憶阻器如何以與人腦
   相同的方式來學習同樣的技術。

   人類的神經網路的學習模式，能達到像是特殊演算法那樣、對工程師來說都很難
   的程度，主要是依賴一種稱為突觸的類比記憶體元素；該元素目前正被科學家
   用做今日超級電腦中的一種數值來進行模擬。

   學習行為的發生，是由於來自人體各感官的功能探測器──像是眼睛內的邊緣
   感測器(edge detectors)──會產生一種同步電壓突波
   (simultaneous voltage spikes)。當同步突波發生時，負責接收的大腦突觸會
   透過提高其數值(也就是一種超級電腦模擬中使用的數字)來回應，而憶阻器則
   是以改變其電阻值的方式來回應。

   研究人員示範以憶阻器來模擬人腦神經網路的學習功能

   該研究團隊領導人、密西根大學教授Wei Lu表示，憶阻器是以幾乎與大腦突觸相同
   的「STDP (spike timing dependent plasticity)」模式，來回應同步電壓脈衝，
   因此使其能夠成為超級電腦模擬的替代方案。由惠普實驗室(HP Labs)研究人員
   所發表的大規模憶阻器縱橫閂網路(crossbar networks)，可望建立一個比
   超級電腦更精確、快速的人腦功能模擬。

   去年，美國國防部高等研究計劃局(Darpa)指派三個分別由HP、IBM與HRL Labs
   所率領的研究團隊，在其SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic
   Scalable Electronics)計畫下，去研究出一種開發人腦學習要素的最佳方法；
   而研究成果將在明年發表原型。

   HP已經在上述計畫下，研究採用憶阻器來做為突觸，其成果將在今年稍晚發表。
   IBM去年也宣佈，已成功利用精確的超級電腦模擬貓腦；該獲獎的超級電腦演算法
   名為「Blue Matter」最終將轉到硬體端，利用諸如密西根大學所研發的電子突觸
   來運行。

   「貓腦的模擬是一個較現實可行的目標，因為其功能比人腦要簡單許多；但要
   仿製其複雜性與效益，仍然是非常困難的工作。」Lu表示；其研究團隊的目標
   是製作出某一天能在性能上媲美超級電腦的憶阻器設備，但機器的外型尺寸僅有
   兩公升的汽水寶特瓶那麼大。


--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) 
◆ From: 118.160.10.3
推 mulkcs:interesting!
> -------------------------------------------------------------------------- <

作者: mulkcs (mulkcs) 看板: Cognitive
標題: Re: [情報] 科學家用憶阻器模擬人腦學習模式
時間: Wed May 12 02:02:11 2010


類似的新聞又一則。

--

能儲存過去記憶　未來電腦運作更像人
作者：駐洛杉磯科技組　現職：駐洛杉磯科技組
文章來源：http://www.epochtimes.com/b5/10/4/26/n2888413.htm
發佈時間：2010.05.08

據最新的研究指出，科學家已經研發出先進的電子裝置，與傳統電腦相比，這種裝置可以
做更多複雜的決定，並同時執行多重任務，可使未來的電腦在學習和識別資訊上，更像人
類。

‧「憶阻器」可儲存過去的記憶

據生活科學（LiveScience.com）網站報導， 美國密歇根大學（University of Michigan
）研究人員所研發的這些電子裝置，安裝了被稱為「憶阻器」（memristors）的電子元件
。有別於傳統的電路設計，這些電子元件能儲存過去的電路状态，例如記憶電源切斷前的
電壓值高低，以及使用時間的長短等。

正是憶阻器的這種性質，使它們非常類似大腦中連接各個腦細胞或神經元的突觸（
synapses）。突觸類似可重新配置的開關，與幾千個神經元相連，能夠透過神經元傳輸的
電子信號的強度和時間先後，記憶這些神經元上的信號傳遞情況。

‧模擬大腦　具記憶和學習過程

就傳統電腦而言，邏輯和記憶元件位於電路中的不同區塊，每個元件只與鄰近的少數元件
相互連結。因此，傳統電腦能以線性方式運作，使其能在有限的變數下，迅速完成比較簡
單的工作。

研究人員應用與傳統電腦完全不同的模式，也就是把憶阻器連接在傳統電子電路上，藉以
模擬大腦的操作模式，利用憶阻器，藉由「電位-時間差引導的突觸可塑特性」（spike
timing dependent plasticity），使其具備類似大腦記憶和學習的過程。

「電位-時間差引導的突觸可塑特性」是指相互關聯的神經元經過刺激後，神經元之間的
連接能力變得更強的特性，這項特性被認為是哺乳動物的大腦在記憶和學習上的生理基礎
。人類大腦中類似突觸傳導的變化，在本質上引起長期記憶。

研究人員發現，他們可以變換系統中的電壓時間長短以及不同電壓的先後順序，相應電路
導電程度會逐漸增加或減少。

科學家目前希望電腦能像貓一樣聰明，能在堆滿傢俱的房子裡，在不斷改變房間佈局的情
況下，每次都找出從前門到沙發的最短路徑。

‧無需控制　無人飛機直接做決策

研究人員陸威（Wei Lu，音譯）指出，這種電腦可應用在武器上，例如，將它安裝在無人
駕駛飛機或車輛中，以便直接做出決策，而無須將影像傳回控制人員並等待指示。

他說，下一個步驟是建立一個更大的系統，其中包含數百個人工神經元和憶阻器構成的突
觸。最終的目標是研發一臺複雜的超級電腦，並將其體積控制在僅有兩公升汽水瓶般大小
的機器內。

目前，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）擁
有一臺世界上最先進的超級電腦「曙光」（Dawn）。它能模擬10億和10兆個突觸，此規模
超過了貓腦的突觸數量。不過，這臺龐大的機器使用超過14萬顆中央處理器，當它運作時
，需要100萬瓦的電力才能驅動，而且它的執行效能，僅僅達到貓腦的千分之一到百分之
一而已。

‧研發憶阻器　傳統電腦也受益

依據「摩爾定律」（Moore's Law），電腦的運算能力，平均每兩年會增加一倍。憶阻器
除了能夠研發出更近似大腦的電腦，還可以幫助傳統電腦與「摩爾定律」齊步並進。

惠普實驗室（Hewlett-Packard Laboratories）的研究人員在4月份發行的《自然》（
Nature）雜誌中指出，憶阻器可以執行運算，這表示記憶體晶片也可以做邏輯運算，這與
現行電腦中，專職運算的中央處理器與記憶體晶片分離的做法有所不同。

陸威說：「未來電腦計算能力的增強，可能並非僅來自於中央處理器本身速度的提升，而
是朝向提高運算效能的方向前進。」

原網址：
http://stn.nsc.gov.tw/view_detail.asp?doc_uid=0990428014

--

不過唸過認知的都知道，
記憶只是人類智能的基礎，
但人類智能不光光只是記憶而已。

--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 118.160.172.8
※ 編輯: mulkcs          來自: 118.160.172.8        (05/12 02:04)
推 ultrakaras:推最後一句!
推 Armuro:所以先有了基礎才能談模擬也是沒有錯的說法