來自澳大利亞悉尼大學(xué)和美國加州大學(xué)洛杉磯分校的一個研究團隊首次證明了可通過物理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)即時學(xué)習(xí)和記憶，其研發(fā)受到大腦神經(jīng)元工作方式的啟發(fā)，并與之高度相似。這一成果向開發(fā)高效率、低能耗的機器智能邁出了關(guān)鍵一步。相關(guān)論文1日發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。
納米線網(wǎng)絡(luò)由直徑僅為十億分之一米的細線組成，這些細線模仿出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就像人類大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣，可用于執(zhí)行特定的信息處理任務(wù)。
而記憶和學(xué)習(xí)任務(wù)是通過簡單的算法來實現(xiàn)的，這些算法響應(yīng)納米線重疊處的電阻變化。這種功能被稱為“電阻記憶切換”，當電輸入遇到電導(dǎo)率變化時就會產(chǎn)生這種功能，類似于大腦中突觸發(fā)生的情況。
在這項研究中，受人腦處理信息方式的啟發(fā)，團隊成員利用該網(wǎng)絡(luò)成功識別了和記憶與圖像相對應(yīng)的電脈沖序列。記憶任務(wù)類似于記住電話號碼。該網(wǎng)絡(luò)還能用于執(zhí)行基準圖像識別任務(wù)，訪問手寫數(shù)字數(shù)據(jù)庫中的圖像，這是機器學(xué)習(xí)中使用的70000張小灰度圖像的集合。
研究人員稱，這種新穎方法允許納米線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即時學(xué)習(xí)和記憶，逐個樣本在線提取數(shù)據(jù)，從而避免大量的內(nèi)存和能源占用。
團隊成員表示，納米線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)此次展示了基準機器學(xué)習(xí)能力，在正確識別測試圖像方面得分為93.4%。記憶任務(wù)涉及回憶最多八位數(shù)字的序列。對于這兩項任務(wù)，數(shù)據(jù)都被傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中。最重要的是，該研究不但展示了納米線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)的能力，還展示了其記憶如何增強學(xué)習(xí)。
在這個“大腦”中，納米線重疊的連接點其實非常重要，因為它的運作方式正類似于人類大腦突觸的運作方式，這是能對電流作出反應(yīng)的關(guān)鍵。憑借這一成果，科學(xué)家證明了人類可以操控納米線網(wǎng)絡(luò)“大腦”去啟發(fā)學(xué)習(xí)和記憶功能，從而處理動態(tài)的流數(shù)據(jù)。不久的未來，人們也將用它實現(xiàn)更復(fù)雜的現(xiàn)實世界學(xué)習(xí)和記憶任務(wù)。（記者張夢然）