世界初！清華大学チームが「メモリスタチップ」の開発に成功！

最近、清華大学集積回路学院の呉華強教授と高斌准教授のチームは、メモリコンピューティングインワンコンピューティングパラダイムに基づいて、効率的なオンチップ学習（機械学習をハードウェア側で直接完了できる）をサポートする世界初の完全に統合されたメモリスタメモリコンピューティングチップを開発しました。これにより、オンチップ学習をサポートするメモリスタメモリコンピューティングチップの分野で大きな進歩が遂げられ、人工知能、自動運転、ウェアラブルデバイスなどの分野の発展が促進されると期待されています。関連する結果は、サイエンス誌の最新号にオンラインで掲載されました。

このチップには、完全なオンチップ学習をサポートするために必要なすべての回路モジュールが含まれており、画像分類、音声認識、制御タスクなどのさまざまなオンチップ増分学習機能の検証に成功し、高い適応性、高いエネルギー効率、高い汎用性、高精度という特性を実証し、実際のアプリケーションシナリオにおけるスマートデバイスの学習適応性を効果的に高めています。同じタスクにおいて、オンチップ学習を実現するためのこのチップのエネルギー消費量は、先進技術による特定用途向け集積回路 (ASIC) システムのわずか 3% であり、優れたエネルギー効率の利点を示しています。人工知能時代の高度なコンピューティング能力の要件を満たす大きな応用可能性を秘めており、従来のフォン・ノイマン・コンピューティング・アーキテクチャにおけるエネルギー効率のボトルネックを打破するための革新的な開発パスを提供します。

メモリスタについて

メモリスタの正式名称はメモリ抵抗器です。これら二つの単語から、その機能を大まかに推測することができます。メモリスタの概念を最初に提案したのは、当時カリフォルニア大学バークレー校で教鞭をとっていた中国系アメリカ人科学者のシャオタン・カイでした。 1971 年のことでした。カリフォルニア大学バークレー校で教鞭をとっていたツァイ教授は、電荷、電流、電圧、磁束の関係を研究する中で、抵抗器、コンデンサ、インダクタに加えて、電荷と磁束の関係を表す別のコンポーネントが存在するはずだと推測しました。このコンポーネントの効果は、流れる電流の量に応じて抵抗が変化し、電流が止まっても、反対方向の電流を受けて押し戻されるまで、抵抗は以前の値のままであることです。

簡単に言えば、メモリスタはメモリ機能を備えた非線形抵抗器です。電流の変化を制御することで抵抗を変えることができます。高抵抗を「1」、低抵抗を「0」と定義すると、この抵抗器はデータを保存する機能を実現できます。実はメモリ機能を備えた非線形抵抗器です。

一般的な水道管を例にすると、電流は通過する水の量であり、抵抗は水道管の太さです。一方向から水が流れると、流量に応じて水道管はどんどん太くなります。水の流れを止めても、水道管の太さは変わりません。逆に、反対方向から水が流れると、水道管はどんどん細くなります。このようなコンポーネントは、以前の電流量を「記憶」するため、メモリスタと呼ばれます。

メモリスタはサイズが小さく、消費電力が低いため、情報の保存と処理に非常に適しています。メモリスタの作業負荷は、CPU チップ内の 12 個のトランジスタによって生成される効果に相当します。

総合情報源: 科学技術日報、科学百科事典