迈向量子大脑的第一步:一种通过物理改变自身来学习的智能材料

艾量子大脑概念

一种智能材料,通过物理地改变自己,类似于人类脑部如何运作,可能是全新一代电脑的基础。Radboud物理学家们朝着这种所谓的“量子大脑”已经做出了重要的一步。他们已经证明,它们可以模式和互连单个原子网络,并模仿神经元的自主行为和大脑中的突触。他们报告他们的发现自然纳米技术

考虑到越来越多的全球计算能力需求,越来越多的数据中心都是必要的,所有这些都是留下不断扩大的能量足迹。“很明显,我们必须找到以节能方式存储和处理信息的新策略,”Radboud大学扫描探针显微镜教授项目领导者亚历山大Khajetoorians说。

“这不仅需要改进技术,而且还需要改进博弈变化方法。我们基于材料的量子特性构建“量子大脑”的新想法可能是人工智能应用未来解决方案的基础。“

量子大脑

为了让人工智能发挥作用,计算机需要能够识别世界上的模式,并学习新的模式。今天的计算机是通过机器学习软件来实现这一点的,该软件控制信息在单独的计算机硬盘上的存储和处理。“到目前为止,这项技术,基于一个世纪的范例,充分发挥了作用。然而,最终,这是一个非常耗能的过程,”神经网络和机器智能教授伯特·卡彭(Bert Kappen)说。

内梅亨大学(Radboud University)的物理学家们研究了一块硬件是否可以在不需要软件的情况下实现同样的功能。他们发现,通过在黑磷上构建钴原子网络,他们能够构建一种与大脑类似的信息存储和处理方式的材料,更令人惊讶的是,这种材料还能自我适应。

对量子大脑的介绍

自适应的原子

2018年,khajetoorian人和合作者表明,这是可能的以单个钴原子的状态存储信息。通过对原子,它们可以诱发“放电”,原子在0和1之间随机穿梭,就像一个神经元。他们现在已经发现了一种方法来创建这些原子的定制集合,并且发现这些集合的放电行为模仿了人工智能中使用的类脑模型的行为。

除了观察尖刺神经元的行为外,他们还能够创造迄今为止所知的最小突触。在不知不觉中,他们观察到这些集合具有固有的自适应性质:他们的突触改变了他们的行为,具体取决于他们“看到的东西”。“当通过一定电压升高在更长的时间内刺激材料时,我们非常惊讶地看到突触实际改变了。该材料基于收到的外部刺激改编其反应。它自行了解,“Khajetoorians说。

探索和发展量子大脑

研究人员现在计划扩大系统并建立更大的原子网络,以及潜入可以使用的新“量子”材料。此外,他们需要了解原子网络的行为。“我们处于一个国家,我们可以开始将基本物理学与生物学的概念相关联,如记忆和学习,”Khajetoorians说。yabo124

“如果我们最终能用这种材料造出一台真正的机器,我们就能造出比现在的计算机更节能、更小的自学计算设备。”然而,只有当我们理解了它是如何工作的——这仍然是一个谜——我们才能调整它的行为,并开始将其发展为一种技术。这是一个非常激动人心的时刻。”

参考:Brian Kiraly,Elze J. Knol,Werner M. J. Van Weerdenburg,Hilbert J. Kappen和Alexander A.Khajetoorians,2月20日,2月20日,Brian Kiraly,Werner M. J.Van Weerdenburg,Werner M. J.Van Weerdenburg自然纳米技术
DOI:10.1038 / S41565-020-00838-4

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