（原标题：一类长进万里的芯片）kaiyun

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像东说念主脑通常科罚信息的神经方法芯片——这是物理学家 Heidemarie Krüger 和她位于德累斯顿的创业公司 Techifab 的联想。这位来自莱布尼茨光子时代盘问所和耶拿弗里德里希席勒大学的盘问东说念主员正在拓荒一种时代，不错在源流平直科罚和存储数据，从而无需在科罚器和内存之间进行耗能的数据传输。

克鲁格与她的团队沿途奋力于基于忆阻器的组件的盘问，这些组件将在动力成果和计较才能方面缔造新程序。这种及时且资源高效的时代不错支援自动驾驶汽车和工业工场等运用。“咱们的联想所以大脑为模子，创建一种约略以最小的能耗作念出复杂、符合逻辑的方案的时代，”克鲁格说。

她对于忆阻器的不雅点著述发表在《运用物理学杂志》上。

中枢翻新：具有缅念念和学习功能的忆阻器

神经方法芯片基于忆阻器，其功能雷同于大脑中的突触。它们不仅不错存储信息，还不错同期科罚信息。传统计较机不休在内存和科罚器之间交换数据，而这项时代则在腹地使命。这大大裁汰了功耗，并已毕了快速、分布的数据分析。

“一个重要的分辨是，忆阻器约略科罚连气儿的中间景色——不单是是‘0’和‘1’，还包括中间值，”克鲁格解释说念。这种天真实数据科罚为模拟神经网罗的算法开辟了新的可能性。潜在的运用鸿沟从预测性机器改造到自动驾驶等安全重要鸿沟的及时代析。

从实验室发现到工业运用

这一翻新之旅始于 2011 年实验室的一次随机发现。在材料分析进程中，Krüger 的团队不雅察到了一条典型的“环路”弧线，这是具有滞后性忆阻器电阻的忆阻器的鲜艳性行动。此特质使该建立约略“记着”昔时的计较并平直实施复杂的计较。这一发现促成了使用铋和氧化铁的组合拓荒东说念主工突触的念念法。

“咱们照旧评释，这些东说念主工突触不错有用地科罚复杂的计较任务，举例矩阵乘法，”克鲁格说。此类计较组成了很多东说念主工智能运用技艺和图像科罚算法的测验基础。2025 年 1 月，新闻杂志《明镜周刊》报说念了克鲁格的时代怎样为节能计较缔造新程序。

具有边际计较后劲的时代

忆阻器的结构允许平直在源流科罚数据——这是所谓边际计较的重要组件，在边际计较中，数据无需传输到中央云系统。“这意味着更高的安全性和安定性，因为敏锐数据仍保留在腹地，”Krüger 指出。这在工业传感器系统中可能是一个显赫的上风，举例，不错检测磨损的早期迹象并贯注系统故障。

在领先的试点名目中，Krüger 的团队照旧与弗莱贝格工业大学配合，在现实条款下测试了该时代。测试标明，神经方法芯片不错可靠地检测到哪怕是最狭窄的变化，并准确预测磨损模式。

节能东说念主工智能系统的可握续发展之路

诚然传统科罚器需要越来越多的晶体管来科罚日益增长的数据，但传统芯片联想已达到物理和动力极限。神经方法步调麇集了内存和科罚单位，裁汰了能耗并大大延迟了 AI 系统的后劲。

Krüger 默示：“咱们的联想不仅是分析数据集，还要学习、识别模式，并天真应答新情况，而无需不休衔接到外部数据中心。”这项时代不错匡助训诲数据中心的动力成果，并以更少的资源拓荒东说念主工智能运用技艺。

Krüger 当今的原型有 32 个忆阻器。鄙人一阶段的拓荒中，这个数字展望将增多到 200 多个，以模拟复杂的神经网罗并已毕自主系统中的新运用。

更多信息：Heidemarie Schmidt，《滞后忆阻器的远景》是无传输数据计较和存储当今缺失的中枢硬件元素，《运用物理学杂志》（2024 年）。DOI ：10.1063/5.0206891

期刊信息： 运用物理学杂志

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