超导纳米线神经元达到人脑级能效
人脑是科学已知最迷人计算设备。靠单一组件——神经元群执行复杂操作。大脑时钟频率仅几赫兹，远低于现代CPU的吉赫兹，却并行每秒执行万亿次计算，使人类轻松完成传统计算机尚未达成的复杂任务：交谈、行走、驾驶等。且大脑能耗极低。研究者试图用高效神经网络模仿大脑计算性能。传统微处理器虽可编程模拟神经网络，但消耗过多计算资源和能量。MIT计算机科学家提出新思路：创造人工神经元并以类脑网络连接。他们用超导纳米线设计人工神经元，理论上此类神经元电路能效可匹敌人脑。
人工神经元主要特征
生物神经元产生电脉冲编码信息，沿神经传递，经突触（两神经细胞连接处）传给另一神经元。其他神经元可传递或阻断信息，表现得像逻辑门，对多输入产生单输出。神经元仅当输入电脉冲超阈值才发放，再经不应期才能再次发放。新超导纳米线模拟所有这些特征。其奇特非线性特性允许纳米线超导性在电流超阈值时击穿，电阻骤增产生电压脉冲，类比生物神经元电脉冲。可调制第二纳米线产生的脉冲，使模拟更精确。因此，简单纳米线电路可模拟神经元主要特征：发放阈值、传播时间（可调电路属性）、不应期。
来源：arXiv:1907.00263
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能效与局限
超导电路能效可匹敌生物神经网络。研究团队称其人工神经网络每瓦每秒可执行约一百万亿次突触操作。模拟结果令人期待。若成功，在速度和功耗上极具竞争力。设计可实现大规模神经形态处理器，可作为脉冲神经网络训练执行模式识别等复杂任务。但像其他概念一样有局限：超导神经元只能连接少数其他神经元，生物神经元连接数千个。目前仅是设计，需原理验证演示。
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