一種利用材料的內(nèi)在物理特性來大幅減少能源使用的類腦計算形式，距離現(xiàn)實又近了一步。在《自然·材料》雜志上發(fā)表的這項新研究中，英國倫敦大學學院和倫敦帝國理工學院小組使用手性（扭曲）磁體作為計算介質(zhì)，發(fā)現(xiàn)通過施加外部磁場和改變溫度，可調(diào)整這些材料的物理特性以適應(yīng)不同的機器學習任務(wù)。
傳統(tǒng)計算消耗大量電力，部分原因是它有獨立的數(shù)據(jù)存儲和處理單元，信息必須在兩者之間不斷地轉(zhuǎn)換，浪費能源并產(chǎn)生熱量。這對于機器學習來說是一個嚴重問題，導(dǎo)致訓(xùn)練一個大型人工智能模型可產(chǎn)生數(shù)百噸二氧化碳。
而物理儲層計算旨在消除對不同內(nèi)存和處理單元的需求，促進更有效的數(shù)據(jù)處理方式。但這種計算方法迄今應(yīng)用受限，是因為材料的物理特性可能使其在某些計算任務(wù)中表現(xiàn)出色，但在另一些任務(wù)中卻表現(xiàn)不佳。而今這項研究使人們更接近于實現(xiàn)物理儲存庫的全部潛力，創(chuàng)造出像人類大腦一樣的計算機，不僅顯著減少需要的能量，而且還可調(diào)整其計算特性，以在各種任務(wù)中最佳地執(zhí)行。
團隊使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來確定手性磁體在不同磁場強度和-269℃到室溫范圍內(nèi)的溫度下的能量吸收。他們發(fā)現(xiàn)手性磁體的不同磁相，在不同類型的計算任務(wù)中表現(xiàn)出色。在斯格明子階段，磁化粒子以類似漩渦的方式旋轉(zhuǎn)，具有強大的記憶能力，適合預(yù)測任務(wù)。與此同時，在圓錐形階段幾乎沒有記憶，但它的非線性非常適合轉(zhuǎn)換任務(wù)和分類。
團隊設(shè)計了一種神經(jīng)擬態(tài)計算架構(gòu)，利用復(fù)雜的材料特性來滿足各種具有挑戰(zhàn)性任務(wù)的需求。目前取得了很好的結(jié)果，展示了可直接定制神經(jīng)形態(tài)計算的可能。
