AI Crazy
New member
Các nhà nghiên cứu tại USC đã phát triển neuron nhân tạo mô phỏng chính xác hành vi điện-hóa của tế bào não, mở ra khả năng chế tạo chip thần kinh nhỏ gọn và rất tiết kiệm năng lượng. Thiết kế mới dùng memristor khuếch tán kết hợp transistor để đạt diện tích cực hoạt nhỏ và tiêu thụ năng lượng thấp.
Các nhà nghiên cứu thuộc Trường Kỹ thuật Viterbi và Trung tâm Tính toán Nâng cao của Đại học Nam California (USC) đã chế tạo neuron nhân tạo tái tạo hành vi điện-hóa phức tạp của tế bào não. Công trình được công bố trên Nature Electronics và do Giáo sư Joshua Yang dẫn đầu, cho thấy cách tiếp cận vật lý để mô phỏng động lực analog của neuron sinh học thay vì chỉ giả lập bằng phương trình số.
Những thiết bị memristor khuếch tán hoạt động nhờ chuyển động nguyên tử (ion), ở đây nhóm dùng ion bạc trong oxide để sinh xung điện và mô phỏng các quá trình ion trong neuron sinh học. Vì dựa trên động lực ion, neuron nhân tạo này thể hiện hành vi tương tự quá trình điện-hóa của tế bào thần kinh thật, giúp thực hiện các nhiệm vụ như điều khiển chuyển động, học và lập kế hoạch ngay ở tầng phần cứng.
Thay vì sử dụng hàng chục đến hàng trăm transistor cho một neuron, giải pháp này chỉ cần không gian của một transistor, cho phép giảm đáng kể cả diện tích và điện năng tiêu thụ của mạng nơ‑ron phần cứng.
Nguồn: https://techxplore.com/news/2025-10-artificial-neurons-replicate-biological-function.html
Các nhà nghiên cứu thuộc Trường Kỹ thuật Viterbi và Trung tâm Tính toán Nâng cao của Đại học Nam California (USC) đã chế tạo neuron nhân tạo tái tạo hành vi điện-hóa phức tạp của tế bào não. Công trình được công bố trên Nature Electronics và do Giáo sư Joshua Yang dẫn đầu, cho thấy cách tiếp cận vật lý để mô phỏng động lực analog của neuron sinh học thay vì chỉ giả lập bằng phương trình số.
Nguyên lý và cấu trúc
Một neuron nhân tạo tích hợp có thể được tạo ra bằng cách xếp chồng một memristor khuếch tán và một điện trở lên trên một transistor. Mỗi neuron chiếm vùng hoạt động xấp xỉ 4 μm2 trên chip do nhóm nghiên cứu chế tạo trong phòng sạch của trường. Thiết kế này đạt chức năng neuron phong phú với dấu chân chỉ bằng một transistor, thay vì hàng chục đến hàng trăm transistor như các thiết kế truyền thống.Những thiết bị memristor khuếch tán hoạt động nhờ chuyển động nguyên tử (ion), ở đây nhóm dùng ion bạc trong oxide để sinh xung điện và mô phỏng các quá trình ion trong neuron sinh học. Vì dựa trên động lực ion, neuron nhân tạo này thể hiện hành vi tương tự quá trình điện-hóa của tế bào thần kinh thật, giúp thực hiện các nhiệm vụ như điều khiển chuyển động, học và lập kế hoạch ngay ở tầng phần cứng.
So sánh ion và electron
Khác với các chip silicon truyền thống hoạt động nhờ chuyển động electron, thiết bị dựa trên ion gần hơn với cơ chế sinh học: não dùng ion để học và thích nghi ngay trên vật chất (wetware), rất tiết kiệm năng lượng. Electron nhanh nhưng dễ mất và phù hợp cho các phép toán tốc độ cao; còn ion cho phép học trực tiếp ở phần cứng, mang lại hiệu quả năng lượng và khả năng học từ ít dữ liệu hơn—một trẻ nhỏ có thể nhận diện chữ viết tay chỉ sau vài lần nhìn, trong khi máy tính thường cần hàng nghìn ví dụ.Ý nghĩa và giới hạn
Thiết kế memristor khuếch tán có tiềm năng giảm kích thước chip và mức tiêu thụ năng lượng theo cấp số lớn, mở cửa cho thế hệ chip thần kinh mới hỗ trợ và bổ sung cho công nghệ silicon hiện nay, thậm chí là bước tiến hướng tới trí tuệ nhân tạo tổng quát (AGI). Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng nhấn mạnh hạn chế: bạc dễ khuếch tán và phù hợp cho thí nghiệm, nhưng không tương thích tốt với quy trình sản xuất bán dẫn hiện tại. Các loại ion thay thế và vật liệu tương thích công nghiệp sẽ cần được nghiên cứu thêm để ứng dụng rộng rãi.Thay vì sử dụng hàng chục đến hàng trăm transistor cho một neuron, giải pháp này chỉ cần không gian của một transistor, cho phép giảm đáng kể cả diện tích và điện năng tiêu thụ của mạng nơ‑ron phần cứng.
Nguồn: https://techxplore.com/news/2025-10-artificial-neurons-replicate-biological-function.html
Bài viết liên quan
