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参考消息网11月12日报道 据西班牙《趣味》月刊网站11月2日报道,当前的人工智能能够识别语音、翻译语言或无人驾驶汽车,但在模仿人类大脑的适应能力方面仍有很大的差距。在韩国科学技术院的实验室里,一组科学家朝着这一方向迈出了重要一步:他们研发出一款可自主学习和调整的芯片,其功能与真实神经元无异。该芯片的工作原理是基于一种名为“内在可塑性”的生物学原理,即神经元能根据经验改变自身敏感度的能力。通俗来讲,正是这种能力让人们不再对曾经吓一跳的噪音感到惊慌,也能在反复完成某项任务后反应更快。
此前,试图模仿大脑运作的神经形态芯片仅能实现对神经元间通信的模拟,没办法做到单个神经元的内在学习。而这项新成果实现了突破:这款名为“频率切换神经晶体管”的设备,无需外部干预,就能自主调整自身反应。它通过一个结合两种特别的材料的系统实现这一功能,这两种材料可分别实现“记忆”与“反应”,这项创新让该芯片比以往任何设备都更接近神经细胞。
该项目由金耿民(音)教授领导,成果发表于《先进材料》杂志。它不仅是一项学术突破,更提出了一种理解人工智能的新方式。这款芯片不再完全依赖预设的连接或复杂网络,而是像人类大脑中的每个神经元那样,实现了个体层面的学习。
要理解这一突破,可想象这样一款设备:它不会始终重复相同行为,而是能根据过往“经历”改变自身反应,这正是韩国科学技术院研发的神经晶体管的核心特性。
芯片内部包含两个名为“忆阻器”的组件:一个作为快速触发器生成电信号,另一个作为“记忆体”记录刚发生的事件。两者协同工作,调整芯片产生信号的频率,模仿神经元调节自身活动的方式。
这意味着芯片不仅能传输信息,还能根据过往经历决定传输方式。当接收到大量刺激时,它会降低敏感度;当刺激较少时,又会提高敏感度。这种自调节能力是生物学习的基础,如今也成为了电子学习的基础。在实验中,该神经晶体管能可控地提高或降低触发频率,就像神经元“适应”某种刺激或通过重复“训练”提升反应一样。
研究人员还证实,这一过程具有稳定性和可逆性:芯片可在敏感状态与低反应状态之间切换,且不会丢失信息或发生故障。这一特性使其很适合AI领域的应用,在该领域,实时适应能力是提升系统效率与自主性的关键。
除高效性外,这款新芯片还展现出一项罕见特性:抗损伤能力。在模拟测试中,研究人员“损坏”了部分网络,关闭了大量人工神经元。对传统系统而言,这会导致严重故障;但基于神经晶体管的网络却能重新组织,几乎完全恢复原有性能。
这一能力同样得益于实现自主学习的核心特性:内在可塑性。剩余的神经元通过调整自身敏感度,弥补了受损神经元的功能,无需外部重新编程就能重新分配工作负载。简单来说,该系统能自主“重新学习”如何运作。
这种行为与人类大脑受损后的情况类似:大脑的其他区域会接管丢失的功能,以此来实现部分或完全恢复。
将其应用于电子领域,意味着基于该技术的设备即便出现物理故障,仍能继续运行。对需要在无人工干预的情况下持续工作的自主系统而言,这一特性至关重要。
韩国科学技术院的团队认为,这只是新一代神经形态芯片的开端。通过整合内在学习能力与生物抗损伤性,这类设备可能会改变智能机器的设计方式。
这一突破表明,生物启发仍是技术创新的最佳指引。韩国科学家们不仅模仿了神经元的结构,更复现了其行为,为研发更自然、高效且耐用的人工智能迈出了重要一步。尽管这类芯片距离商业化还有一段时间,但毫无疑问,其研发标志着“会学习的机器”进入了进化新阶段。(编译/韩超)
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