纳米级磁性器件模拟神经元的行为并能识别人类的音频信号

医疗器械 2017-08-03 09:49 来源：康健新视野（微信号 HealthHorizon）

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康健新视野（微信号 HealthHorizon）医疗器械

脑神经元表现为非线性振荡器，产生节律性活动和交互处理信息。从这个灵感来实现高密度、低能耗的仿神经计算机需要非常大量的纳米级线性振荡器。

来自法国、美国和日本的研究人员组成的团队联合开发了一款纳米级的磁性设备，模拟神经元的行为，可以用来识别人类的音频信号。研究发表在杂志《Nature》上，团队描述了设备如何构建、如何工作及结果如何精确。

仿神经计算机是指通过模拟人脑工作方式进行工作的计算机设备。在这样的系统中，意味着研究人员所创造的设备要模拟神经元、突触等的工作方式。在这项新的尝试中，研究人员建立了纳米级的仿神经计算机，具有400个神经元，成阵列形式排列在计算机芯片上，并用来识别人类的音频信号。值得注意的是，这样的设备通常是模拟的而不是数字的，如果它们可以被开发的话，有望具备一些传统计算机没有的优点，例如减少能耗、可以训练以及高数据转换速度。

自旋扭矩纳米振荡器示意图，其中金色为双磁层间的非磁性间隔，蓝色为磁性曾，银色的为磁化纳米层。图片来源：Nature

仿神经元由小的三层柱状代表。三层的结构为两层磁性曾间有非磁性的间隔。连续电流在神经元顶部引发直接磁化，二级电流导致磁化以稳定的方式形成振荡。将阵列作为计算机设备，研究人员用麦克风大声朗读一个数字，例如“1”，它将声音传递到数字处理器然后将之转化成电信号。电信号之后传递到神经模拟芯片，研究人员称之为蓄水池。另一个数字计算机读取神经元的振荡并对其进行分析，然后，将结果转化为人类可以识别的形式，例如在显示器上显示出数字“1”。用多样化的声音对设备进行测试，团队发现其精确性可以达到99.6%。

设备显然还处于初级阶段，只是单纯的用于研究而构建，但是它显示了仿神经计算机在未来具有着巨大的应用前景，相对于传统计算机而言，仿神经计算机将会向我们提供更多的处理信息的新途径。

参考资料

Nanoscale magnetic devicemimics behavior of neurons and can recognize human audio signals

来源：康健新视野（微信号 HealthHorizon）

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