利用材料内在物理特性大幅减少能耗，手性磁铁让类脑计算加速迈向现实
文章来源：科技日报 更新时间：2023-11-15 15:45:07
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一种利用材料的内在物理特性来大幅减少能源使用的类脑计算形式，距离现实又近了一步。在《自然·材料》杂志上发表的这项新研究中，英国伦敦大学学院和伦敦帝国理工学院小组使用手性(扭曲)磁体作为计算介质，发现通过施加外部磁场和改变温度，可调整这些材料的物理特性以适应不同的机器学习任务。
传统计算消耗大量电力，部分原因是它有独立的数据存储和处理单元，信息必须在两者之间不断地转换，浪费能源并产生热量。这对于机器学习来说是一个严重问题，导致训练一个大型人工智能模型可产生数百吨二氧化碳。 而物理储层计算旨在消除对不同内存和处理单元的需求，促进更有效的数据处理方式。但这种计算方法迄今应用受限，是因为材料的物理特性可能使其在某些计算任务中表现出色，但在另一些任务中却表现不佳。而今这项研究使人们更接近于实现物理储存库的全部潜力，创造出像人类大脑一样的计算机，不仅显著减少需要的能量，而且还可调整其计算特性，以在各种任务中最佳地执行。 团队使用矢量网络分析仪来确定手性磁体在不同磁场强度和-269℃到室温范围内的温度下的能量吸收。他们发现手性磁体的不同磁相，在不同类型的计算任务中表现出色。在斯格明子阶段，磁化粒子以类似漩涡的方式旋转，具有强大的记忆能力，适合预测任务。与此同时，在圆锥形阶段几乎没有记忆，但它的非线性非常适合转换任务和分类。 团队设计了一种神经拟态计算架构，利用复杂的材料特性来满足各种具有挑战性任务的需求。目前取得了很好的结果，展示了可直接定制神经形态计算的可能。 |
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