|
IBM Zurich，科研的天堂 早上起來就看到朋友圈里傳來的這個重磅新聞：IBM發(fā)明世界首個人造神經(jīng)元，人工智能的底層硬件基石已完成！這太給力了，這是一項多少人夢寐以求的突破性進展�。∠螺d了原文自己研讀，發(fā)現(xiàn)是Evangelos Eleftheriou教授（圖片中坐著的那位也是論文的通訊作者）小組的工作，不僅想起幾年前受他邀請去訪問IBM Zurich的情況，那個坐落在蘇黎世郊外山上的寧靜的日式庭院，幾個在瑞士留學的學生跟我一起去訪問的（據(jù)說是很難去訪問的，審查很嚴，當然我們很幸運是因為被Head邀請，所以孩子們就有福了），一個下午的參觀安排的非常飽滿，當然也大大出乎我們的意料，因為這個研究所里蘊含的內容太豐富，不僅僅是令人驚艷的科研成果，還有深不可測的文化底蘊： 首先是臥虎藏龍的研究團隊和嚴格的管理：這里的研究嚴格按照團隊來管理，不同項目之間在物理上（辦公室、實驗室等等）有嚴格的分割，在交流上也有嚴格的區(qū)分，除非每周的外來邀請報告以外，大家在研究成果發(fā)布之前是不相互通氣的，主要是因為每個團隊的研究成果都是前沿的大問題、重要性也都非同一般；自然在這里做研究的人員也是千挑萬選，個個是精英，博士畢業(yè)后能夠在這里找到一份工作真的是十分理想，也難怪這里面培養(yǎng)出那么多的人才，也有很多后來成了各頂尖大學的教授； 其次是夢幻一般的實驗條件和充裕的經(jīng)費：IBM Zurich是我去過的唯一一個沒有人談科研經(jīng)費的地方，因為他們的管理方式和項目運作方式?jīng)Q定了他們根本不需要去申請經(jīng)費，整個研究所的經(jīng)費是非常充裕的，研究人員只要為研究內容負責。他們的實驗條件當然也是別處不能比擬的，為了做最不受外界干擾的實驗，他們斥資數(shù)千萬耗時幾年建成了最安靜、干凈的實驗室（很遺憾我沒去參觀，學生去了），而這個實驗室就是為了給少數(shù)幾個做相關項目的研究者使用，這種追求極致的精神，也造就了IBM Zurich頻出大成果的最根本原因； 最后是出人意料的高工資和研究者的寧靜心態(tài)：我跟Evangelos Eleftheriou教授是在北京的一次學術會議上認識的，很湊巧宴會時他和太太跟我坐在一起，我們不知道為什么就聊起來文化，他們是在希臘長大的，那時候我正好看了《島》這本小說，對希臘的文化和風土人情十分著迷，大家聊得非常投機，于是就有了去蘇黎世的這次訪問，去之前我真的沒想到他是這個著名的研究所的Head，因為人很謙和，完全沒有做如此重要的研究所領導的凌人氣勢和派頭！去的路上一個在那里實習過的同學很詫異地問我：怎么可能認識他？這可是他們平時根本見不到的大人物！可是他依然是百忙之中帶我們參觀、到很晚還出來和我們一起合影留念。其實，不僅僅是Evan，在那里見到的很多知名研究者都是非常寧靜平和的心態(tài)，剛剛在Nature上發(fā)了文章的一位年輕博士帶著我們看他的實驗成果那個興奮勁兒，我至今都記憶尤深。 當然，最后不得不提的是他們的工資待遇，之前跟瑞士的EPFL、ETH大學教授合作對他們的高工資有所了解，可是到了IBM Zurich才知道什么是真的高工資，那個在那里實習過的學生說他夢寐以求加盟IBM Zurich，一是研究水平、實驗條件，而是不可思議的高工資，那時候他實習已經(jīng)可以拿到每月8K瑞郎（換算成人民幣約5W），這是一個什么樣的工資水平��？！他只是一個實習的博士研究生，大家想想其他研究人員的收入吧，難怪大家都愿意在瑞士從事科研工作： 山清水秀的環(huán)境、藏龍臥虎的團隊、嚴格有序的管理、充裕的科研經(jīng)費、夢幻一般的實驗條件、不可思議的高工資，讓大家能夠盡情地沉浸在研究發(fā)現(xiàn)的快樂之中，最終才會頻頻出現(xiàn)這樣了不起的重大突破！ IBM Zurich，真的是科研的天堂！ 重磅│IBM發(fā)明世界首個人造神經(jīng)元，人工智能的底層硬件基石已完成！ 2016-08-04 DeepTech深科技 DeepTech深科技 DeepTech深科技 麻省理工科技評論獨家合作 ![]()
圖片來源：IBM 編者按：從AlphaGo擊敗李世石，宣布超級計算機攻克了圍棋這一窮舉法不可能征服的領域后，人工智能（AI）又成了所有人最熱門的話題之一。 對于不少該領域的科學家而言，人工智能的終極目標之一就是用機器實現(xiàn)人腦的全部功能，而作為人腦的最小細胞單位——神經(jīng)元，可能會是一個最好的入手點。 美國當?shù)貢r間8月3日，IBM官方宣布了他們的最新成果——首個人造神經(jīng)元，可用于制造高密度、低功耗的認知學習芯片。 IBM蘇黎世研究中心制成了世界上第一個人造納米尺度隨機相變神經(jīng)元。IBM已經(jīng)構建了由500個該神經(jīng)元組成的陣列，并讓該陣列以模擬人類大腦的工作方式進行信號處理。 該技術突破具有重要意義，因為相變神經(jīng)元具有傳統(tǒng)材料制成的神經(jīng)元無法匹敵的特性——其尺寸能小到納米量級。此外，它的信號傳輸速度很快，功耗很低。更重要的是，相變神經(jīng)元是隨機的，這意味著在相同的輸入信號下，多個相變神經(jīng)元的輸出會有輕微的不同，而這正是生物神經(jīng)元的特性。 ![]()
人造神經(jīng)元論文的第一作者：托馬斯·圖瑪（Tomas Tuma） IBM相變神經(jīng)元由輸入端（類似生物神經(jīng)元的樹突）、神經(jīng)薄膜（類似生物神經(jīng)元的雙分子層）、信號發(fā)生器（類似生物神經(jīng)元的神經(jīng)細胞主體）和輸出端（類似生物神經(jīng)元的軸突）組成。信號發(fā)生器和輸入端之間還有反饋回路以增強某些類型的輸入信號。 ![]()
人造神經(jīng)元研發(fā)團隊，圖片來源：IBM
神經(jīng)薄膜是整個神經(jīng)元的關鍵。在生物神經(jīng)細胞中，起神經(jīng)薄膜作用的是一層液態(tài)薄膜，它的物理機理類似于電阻和電容：它阻止電流直接通過，但同時又在吸收能量。當能量吸收到一定程度，它就向外發(fā)射自己產(chǎn)生的信號。這信號沿著軸突傳導，被其他神經(jīng)元接收。然后再重復這一過程。 在IBM制造的神經(jīng)元中，液態(tài)薄膜被一小片神經(jīng)薄膜取代。神經(jīng)薄膜是由鍺銻碲復合材料（也稱GST材料）制成的，該材料也是可重寫藍光光盤的主要功能材料。鍺銻碲復合材料是一種相變材料，即它可以以兩種狀態(tài)存在：晶體態(tài)和無定形態(tài)。通過激光或電流提供能量，兩種狀態(tài)之間可以互相轉變。在不同狀態(tài)下，相變材料的物理特性截然不同：鍺銻碲復合材料在無定形態(tài)下不導電，而在晶體態(tài)下導電。 在人工神經(jīng)元中，鍺銻碲薄膜起初是無定形態(tài)的。隨著信號的到達，薄膜逐漸變成結晶態(tài)，即逐漸變得導電。最終，電流通過薄膜，制造一個信號，并通過該神經(jīng)元的輸出端發(fā)射出去。在一定的時間后，鍺銻碲薄膜恢復為無定形態(tài)。這個過程周而復始。 ![]()
生物神經(jīng)元與人造神經(jīng)元對比圖，圖片來源：IBM 由于生物體內各種噪聲的存在，生物神經(jīng)元是隨機的（Stochastic）。IBM研究人員表示，人工神經(jīng)元同樣表現(xiàn)出了隨機特性，因為神經(jīng)元的薄膜在每次復位后，其狀態(tài)有輕微的不同，因此隨后的晶態(tài)化過程略有不同。因此，科學家無法確切地知道每次人工神經(jīng)元會發(fā)射什么信號。 那么人工神經(jīng)元到底有何意義？ 首先，人工神經(jīng)元采用了成熟的材料，歷經(jīng)幾十億次工作而不損壞（壽命長），體積極�。�有報道說是90納米，但從下圖中看應該在300納米左右，而論文中表示未來有望達到14納米）。因此，這是一種性能非常棒的器件。 ![]()
人工神經(jīng)元網(wǎng)絡。圖中的銀色方塊是放大后的相變神經(jīng)元，該神經(jīng)元網(wǎng)絡還沒有配備工業(yè)標準的輸入輸出接口。圖片來源：IBM
其次，人工神經(jīng)元跟生物神經(jīng)元的工作方式非常類似。當大批人工神經(jīng)元組成并行計算機后，它也許可以和人類一樣進行決策和處理感官信息。IBM表示，他們的人工神經(jīng)元技術和目前發(fā)展中的另外一種人工神經(jīng)元器件——憶阻器互為補充。 目前，IBM制造了10乘10的神經(jīng)元陣列，將5個小陣列組合成一個500神經(jīng)元的大陣列，該陣列可以用類似人類大腦的工作方式進行信號處理。事實上，人工神經(jīng)元已經(jīng)表現(xiàn)出和人類神經(jīng)元一樣的“集體編碼”特性。此外，它的信號處理能力已經(jīng)超過了奈奎斯特-香農(nóng)采樣定理規(guī)定的極限。 編者注：集體編碼：每個神經(jīng)元有2種狀態(tài)，可以表示1比特信息，那么N個神經(jīng)元就可以表示2N比特信息。神經(jīng)元數(shù)量足夠多時，能表示的信息量將極其驚人。 IBM研究人員計劃構建包含幾千個相變神經(jīng)元的單一芯片，并編寫能充分利用相變神經(jīng)元芯片隨機特性的軟件。 編輯：離子心
參考：IBM、Nature、Arstechnica
IBM Zurich，科研的天堂 | 
收藏
分享
支持
反對
提升卡
置頂卡
沉默卡
喧囂卡
變色卡
千斤頂
照妖鏡
