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可用於AI的大型類腦神經網絡實現 效仿人腦節能、高效特性

發布時間:2023-05-10 11:22:00來源: 科技日報

  【總編輯圈點】

  科技日報北京5月9日電 (記者張夢然)在《自然·機器智能》雜誌上發表的一項新研究中,荷蘭(lan) 國家數學與(yu) 計算機科學研究所(CWI)科學家展示了類腦神經元如何與(yu) 新穎的學習(xi) 方法相結合,能夠大規模訓練快速節能的尖峰神經網絡。潛在的應用包括可穿戴人工智能(AI)、語音識別、增強現實等諸多領域。

  這種尖峰神經網絡,可在稱為(wei) 神經形態硬件的芯片中實現,有望使AI程序更貼近用戶。這一解決(jue) 方案有利於(yu) 保護隱私、提高穩健度和響應能力,其應用範圍從(cong) 電器中的語音識別、醫療保健監控、無人機導航,到本地監控設備。

  就像標準的人工神經網絡一樣,尖峰神經網絡也需要訓練才能流暢地執行這些任務。然而,這種網絡通信方式也帶來了嚴(yan) 峻的訓練挑戰,因為(wei) 它們(men) 無法與(yu) 人類大腦的學習(xi) 能力相提並論:大腦可以很容易地從(cong) 新體(ti) 驗中完成學習(xi) ,改變連接,甚至建立新的連接;大腦所需的“範本”很少,但學到的卻很多;大腦學習(xi) 新事物時也非常節能。

  為(wei) 了達到與(yu) 人類大腦接近的程度,新的在線學習(xi) 算法可直接從(cong) 數據中學習(xi) ,實現更大的峰值神經網絡。在研究人員展示中,底層尖峰神經網絡SPYv4經過訓練,可在阿姆斯特丹一條繁忙的街道上區分騎行者、步行者和汽車,並準確指示它們(men) 的位置。

  研究人員表示,以前,他們(men) 可訓練超過10000個(ge) 神經元的神經網絡;現在,對於(yu) 擁有超過6百萬(wan) 個(ge) 神經元的網絡,他們(men) 也能很容易地訓練。

  有了基於(yu) 尖峰神經網絡的強大AI解決(jue) 方案,研究人員正在開發能以非常低的功率運行這些人工智能程序的芯片,這些芯片最終將出現在許多智能設備中,如助聽器和增強/虛擬現實眼鏡。

  現代人工神經網絡是當前AI革命的支柱,但它們(men) 實際上是受到真實生物神經元網絡(如人類大腦)啟發的產(chan) 物。誠然,大腦是目前任何AI也無法比擬的——網絡更大、工作起來更節能,並且在被外部事件觸發時,能更快地作出反應。如何更貼近真實的大腦?那就是更逼真地效仿生物神經元的工作。科學家們(men) 發現,人類神經係統的神經元通過交換電脈衝(chong) 進行通信,而尖峰神經網絡憑借著對這一點的模仿,成為(wei) 了本研究中特殊類型的神經網絡。

(責編:陳濛濛)

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