下一代AI的创纪录低能耗的人工视觉系统

由城市大学(CityU)领导的一项联合研究建立了一个超低功耗的人工视觉系统来模仿人脑，该系统成功执行了数据密集型认知任务。他们的实验结果可以为下一代人工智能(AI)应用提供有希望的设备系统。

研究小组由城大材料科学与工程学系副主任兼教授何国贤教授领导。他们的发现发表在科学杂志《科学进展》上，标题为“由氧化物超晶格纳米线中的准二维电子气激活的人工视觉系统”。

随着用于数字计算的半导体技术的进步显示出停滞的迹象，神经形态(类脑)计算系统已被视为一种选择。科学家一直在尝试开发下一代先进的AI计算机，该计算机可以像人脑一样轻巧，节能且适应性强。

何教授说：“不幸的是，在现有的人工突触中，以超低功率的方式有效地模拟大脑的神经可塑性-改变其神经网络连接或重新连接自身的能力仍然具有挑战性。”

提高人工突触的能效

人工突触模仿生物学突触，两个神经元之间通过间隙传递电信号以在大脑中相互交流。人工突触模仿大脑有效的神经信号传输和记忆形成过程。

为了提高人工突触的能量效率，何教授的研究团队首次将准二维电子气(准2DEG)引入了人工神经形态系统。研究人员开发了氧化物超晶格纳米线(一种具有吸引人的电性能的半导体)，并设计了准2DEG光子突触设备，实现了创纪录的低能量消耗，每次突触事件可达到亚飞焦耳(0.7fJ)。与人脑中的突触相比，这意味着能耗降低了93%。

“我们的实验已经证明，基于我们的光子突触的人工视觉系统可以以超低功率的方式同时执行光检测，类似于大脑的处理和记忆功能。我们相信我们的发现可以为建立人工神经形态系统提供有希望的策略。未来在仿生设备，电子眼和多功能机器人中的应用。”何教授说。