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全新憶阻器超越現有機器學(xué)習系統

    科技日報北京5月24日電 （記者 聶翠蓉）在當今“大數據”時(shí)代，現有計算機硬件架構已面臨速度和高能耗的瓶頸。科技日報記者日前采訪(fǎng)美國密西根大學(xué)電子工程與計算機系盧偉教授獲悉，他帶領(lǐng)同事研發(fā)出一種全新憶阻器（Memristor）陣列芯片，其處理圖片和視頻等復雜數據的速度和能效，超越了現有最先進(jìn)機器學(xué)習系統。相關(guān)論文發(fā)表在最近一期《自然·納米技術(shù)》雜志上。

    目前，用機器學(xué)習來(lái)處理大數據越來(lái)越受重視。不過(guò)現有的機器學(xué)習只是基于現有硬件架構在算法上進(jìn)行革新，在學(xué)習和推理過(guò)程中仍需不斷在處理器和存儲器之間轉移大量數據，造成速度上的瓶頸和很高的能耗。而憶阻器是一種新型電子器件，能通過(guò)調整內部的原子分布同時(shí)實(shí)現數據存儲和信號處理的功能，低能耗、高效率并行實(shí)現機器學(xué)習里最基本的矩陣運算。

    盧偉告訴記者，他們這次制備的是32×32憶阻器陣列，并用該陣列芯片實(shí)現了“稀疏編碼”的算法。稀疏編碼是一種無(wú)監督學(xué)習方法，能通過(guò)芯片上神經(jīng)元之間的競爭更有效地找出隱含在輸入數據內部的結構與模式。在測試中，新憶阻器芯片經(jīng)過(guò)“學(xué)習培訓”后，利用很少的神經(jīng)元成功從一些名畫(huà)和照片中找到關(guān)鍵特征。

    盧偉參與創(chuàng )建的半導體公司Crossbar Inc，已與中國最大規模芯片制造企業(yè)——中芯國際展開(kāi)合作，從去年開(kāi)始量產(chǎn)基于憶阻器的阻變存儲器(RRAM)。他表示，新憶阻器可直接集成到現有傳感器和攝像系統上，實(shí)時(shí)處理和分析視頻數據。它們還可以通過(guò)大規模集成實(shí)現超級計算機的功能。