下一代AI的創紀錄低能耗的人工視覺系統

由城市大學(CityU)領導的一項聯合研究建立了一個超低功耗的人工視覺系統來模仿人腦，該系統成功執行了數據密集型認知任務。他們的實驗結果可以為下一代人工智能(AI)應用提供有希望的設備系統。

研究小組由城大材料科學與工程學系副主任兼教授何國賢教授領導。他們的發現發表在科學雜志《科學進展》上，標題為“由氧化物超晶格納米線中的準二維電子氣激活的人工視覺系統”。

隨著用于數字計算的半導體技術的進步顯示出停滯的跡象，神經形態(類腦)計算系統已被視為一種選擇。科學家一直在嘗試開發下一代先進的AI計算機，該計算機可以像人腦一樣輕巧，節能且適應性強。

何教授說：“不幸的是，在現有的人工突觸中，以超低功率的方式有效地模擬大腦的神經可塑性-改變其神經網絡連接或重新連接自身的能力仍然具有挑戰性。”

提高人工突觸的能效

人工突觸模仿生物學突觸，兩個神經元之間通過間隙傳遞電信號以在大腦中相互交流。人工突觸模仿大腦有效的神經信號傳輸和記憶形成過程。

為了提高人工突觸的能量效率，何教授的研究團隊首次將準二維電子氣(準2DEG)引入了人工神經形態系統。研究人員開發了氧化物超晶格納米線(一種具有吸引人的電性能的半導體)，并設計了準2DEG光子突觸設備，實現了創紀錄的低能量消耗，每次突觸事件可達到亞飛焦耳(0.7fJ)。與人腦中的突觸相比，這意味著能耗降低了93%。

“我們的實驗已經證明，基于我們的光子突觸的人工視覺系統可以以超低功率的方式同時執行光檢測，類似于大腦的處理和記憶功能。我們相信我們的發現可以為建立人工神經形態系統提供有希望的策略。未來在仿生設備，電子眼和多功能機器人中的應用。”何教授說。