磁鐵可以幫助人工智能更接近人類大腦的效率

新的類似大腦的網(wǎng)絡(luò)可以幫助機(jī)器人在物體識(shí)別任務(wù)中實(shí)現(xiàn)類似人類的效率研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種過(guò)程，利用類似腦狀網(wǎng)絡(luò)的磁性來(lái)編程和教授個(gè)人機(jī)器人，自動(dòng)駕駛汽車和無(wú)人機(jī)等設(shè)備，以更好地概括不同的物體。計(jì)算機(jī)和人工智能繼續(xù)引領(lǐng)人們購(gòu)物方式的重大變化。訓(xùn)練機(jī)器人的大腦來(lái)創(chuàng)建購(gòu)物清單相對(duì)容易，但是如何確保機(jī)器人購(gòu)物者能夠輕松地分辨商店中數(shù)以千計(jì)的產(chǎn)品?

普渡大學(xué)的研究人員和大腦靈感計(jì)算專家認(rèn)為，部分答案可能存在于磁鐵中。研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種過(guò)程，利用類似腦狀網(wǎng)絡(luò)的磁性來(lái)編程和教授個(gè)人機(jī)器人，自動(dòng)駕駛汽車和無(wú)人機(jī)等設(shè)備，以更好地概括不同的物體。

“我們的隨機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)試圖模仿人類大腦的某些活動(dòng)，并通過(guò)神經(jīng)元和突觸的聯(lián)系進(jìn)行計(jì)算，”普渡大學(xué)的Edward G. Tiedemann Jr.電氣和計(jì)算機(jī)工程杰出教授Kaushik Roy說(shuō)。“這使得計(jì)算機(jī)大腦不僅可以存儲(chǔ)信息，還可以很好地概括對(duì)象，然后做出推斷，以更好地區(qū)分對(duì)象。”

羅伊在本月早些時(shí)候在德國(guó)舉行的年度德國(guó)物理科學(xué)會(huì)議上介紹了該技術(shù)。這項(xiàng)工作也出現(xiàn)在神經(jīng)科學(xué)的前沿。

納米磁體的開(kāi)關(guān)動(dòng)力學(xué)類似于神經(jīng)元的電動(dòng)力學(xué)。磁隧道結(jié)器件顯示出開(kāi)關(guān)行為，其本質(zhì)上是隨機(jī)的。

隨機(jī)切換行為表示神經(jīng)元的S形切換行為。這種磁隧道結(jié)也可用于存儲(chǔ)突觸權(quán)重。

Purdue小組提出了一種新的隨機(jī)訓(xùn)練算法，用于使用尖峰定時(shí)依賴性可塑性(STDP)，稱為隨機(jī)STDP，已經(jīng)在大鼠的海馬體中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)觀察?；谒岢龅挠糜趯W(xué)習(xí)不同對(duì)象表示的算法，磁體的固有隨機(jī)行為被用于隨機(jī)地切換磁化狀態(tài)。

然后在推斷期間使用在納米磁體的磁化狀態(tài)下確定性編碼的訓(xùn)練的突觸權(quán)重。有利地，使用高能阻擋磁體(30-40KT，其中K是玻爾茲曼常數(shù)，T是工作溫度)不僅允許緊湊的隨機(jī)基元，而且還使相同的器件能夠用作滿足數(shù)據(jù)的穩(wěn)定存儲(chǔ)器元件。保留要求。然而，用于執(zhí)行類似S形的神經(jīng)元計(jì)算的納米磁體的勢(shì)壘高度可以降低到20KT以獲得更高的能量效率。

“我們開(kāi)發(fā)的磁鐵技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于它非常節(jié)能，”領(lǐng)導(dǎo)普渡大學(xué)腦智能計(jì)算中心實(shí)現(xiàn)自主智能的羅伊說(shuō)。“我們創(chuàng)建了一個(gè)更簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)，代表神經(jīng)元和突觸，同時(shí)壓縮執(zhí)行類似腦計(jì)算功能所需的內(nèi)存和能量。”

羅伊表示，大腦般的網(wǎng)絡(luò)在解決難題方面也有其他用途，包括組合優(yōu)化問(wèn)題，如旅行商問(wèn)題和圖形著色。所提出的隨機(jī)裝置可以充當(dāng)“自然退火爐”，幫助算法擺脫局部最小值。

他們的工作與普渡大學(xué)的巨型飛躍慶祝活動(dòng)保持一致，承認(rèn)該大學(xué)在人工智能方面的全球進(jìn)步是普渡大學(xué)成立150周年的一部分。這是為期一年的慶?；顒?dòng)創(chuàng)意節(jié)的四個(gè)主題之一，旨在展示普渡大學(xué)作為解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的知識(shí)中心。

Roy曾與Purdue研究基金會(huì)技術(shù)商業(yè)化辦公室合作，為C-BRIC的一些研究提供專利技術(shù)。他們正在尋找合作伙伴來(lái)授權(quán)該技術(shù)。