吳明宜MIT 重新設計運算晶片 憶阻器新科技讓手機就是超級電腦
MIT 科學家近日一項的「晶片大腦」(brain-on-a-chip) 計畫，想把超級電腦的智慧放入輕薄短小的行動裝置上。
本周的《自然奈米科技》（Nature Nanotechnology）期刊刊出 MIT 這項野心勃勃的研究。這項研究核心是一種憶阻器（memristor），可模擬大腦傳遞資訊的突觸。憶阻器最初以矽製成，但也可使用銀銅合金屬。不同於現今電腦仰賴的電阻是在 0 和 1 兩個狀態間切換，憶阻器是漸進值，比較像人類大腦。憶阻器也能記憶這些狀態，因而針對接收到的電流，也輕易反覆再現訊號數次。研究人員在一片晶片上佈以數以萬計的憶阻器，讓這款晶片在執行多種任務時可以「記憶」住相當清晰的影像，並且能比現有大腦迴路更有效再製、重現出來。
研究小組希望設計出一個複雜的大型神經網路。目前這個網路需要極大的 GPU 效能來執行，但他們最終希望憶阻器需要的晶片面積可以小很多，只有一片五彩碎紙花大小，而可以置入小型裝置，像是手機或相機上，且無需 Wi-Fi 即可作業。MIT 研究團隊目標中的憶阻器極省能源，但可即時在現場完成那些工作。MIT 機械工程系副教授 Jeehwan Kim 舉例，可以將一個仿神經型態（neuromorphic）裝置連到車上攝影機，讓它辨識光線和物體，並且很快下決策，全程無需連上網路。
但現在的問題是，目前憶阻器能力很有限。因此研究人員借用了冶金術的概念，透過強化材質來增加能力。冶金師想改變金屬的成份時，會將之與其他想要的成份冶鍊出合金。同樣的，MIT 研究人員發一種元素可以和銀結合，作為憶阻器的陽極，以便使離子可以更穩定從極薄的通道中通過。這使得研究團隊得以開發出一個極小的晶片，上面佈滿數萬個憶阻器，不但能從記憶中重建影像，還能按指令從事推衍任務，如強化細節或者將原有影像模糊化，效果優於現有憶阻器。
MIT 研究還在很初期階段，但研究團隊相信最後可以發展出具備人工大腦的可攜式裝置，只要很少的電，甚至不用網路，但它的威力足以執行今天超級電腦才做到的複雜任務。