要说好用,还得是大脑,大脑好用,还得靠神经元。科学家一直致力于制造人工神经元,以制造出快速处理复杂信息的“超级大脑”。
港中文、中科院物理所等机构的研究人员就通过模拟人类神经细胞,制造出了激光人工神经元,其信号处理速度之快,能达到10GBaud,是人脑的10亿倍。
为什么能这么快?它为何能够从“模仿神经元”,做到“超越神经元”?
从一开始,就要选好“模仿神经元”,模仿的是什么神经元。生物体中的神经元种类不止一种,其信息传递方式不同,处理效果也不同。
有的神经元处理信息方式更复杂,处理效果也更精细,但缺点是复杂导致速度慢,能量消耗多。
但脉冲神经元传递信息的方式堪称简单粗暴,与计算机底层逻辑相似,仅为0与1的区分,是有是无,简单明了,这也让它反应速度快,消耗更少。
为了符合又快又好又低耗的目标,研究人员都对脉冲神经元更感兴趣。
所以人工脉冲神经元备受关注,各种人工脉冲神经元都有人研究,为何一直以来都没有打破速度限制,偏偏此次研究的神经元更快更好更成功?
这就要提到脉冲从哪里注入这个关键问题。一直以来,光子脉冲神经元的脉冲输入通常处于增益区域,它会导致延迟,让信息处理速度变慢,甚至会使信息丢失。
如果换一个区域呢?甚至换一个神经元种类呢?
研究团队将目光投向了可饱和吸收区,为了让神经元更好地工作,研究人员还将专门研制的高速射频板加入可饱和吸收区,最终获得了突破限制的激光梯级神经元,从而使人工神经元的速度再上一个台阶。
仅仅快是不够的,我们需要的是快且好用。
研究团队用激光梯级神经元搭建了储层计算系统——一种常用于天气预测和语音识别的计算系统。
以神经元做激光储层,以电脉冲做输入信号,通过对读出层的训练,实现了强大高效的计算系统的搭建。
它能够被用于AI应用中,高效准确地实现长期预测任务。
为了验证该系统在AI任务中的准确率,研究人员进行了不同的测试。
一个是心跳数据处理检测,研究人员使用47名受试者心率数据集作为评估测试材料,让该系统检测是否存在心率失常。
测试结果显示,准确率高达98.4%,且处理数据速度为1亿次每秒。
在分类性能检测任务中,研究人员使用由手写数字图像组成的数据集,让系统对其进行计算分类。测试结果为准确率高达92.3%。
研究人员表示,单个激光梯度神经元,在表现中可以与一个小型神经网络媲美,机器学习任务对它来说不在话下。
其准确率之高,速度之快,如果被应用于AI系统中,执行AI任务,能够让AI处理速度再获提升,还能使格外耗能的AI降低部分能耗。
它的出现,让低耗、高智、快速的AI未来可期。
但研究团队并不打算止步于此,下一步,他们还将研究如何将级联激光梯度神经元融入深度储层的计算架构,还打算让人工神经元的速度更快!
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