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Recent Progress in Memristor Array-Based Neuromorphic Computing for on-Chip Vector-Matrix Multiplication
DOI:10.1002/admt.202500588.png)
摘要
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近年来,全球能源消耗问题已成为人工智能(AI)发展的关键关注点,因为随着网络架构和系统算法日益复杂,AI需要广泛的计算资源和大规模数据处理。传统的冯·诺依曼数字计算架构在处理持续增长的大数据时面临固有局限性,这主要归因于其在向量-矩阵乘法(VMM)中的顺序数据处理特性以及处理器与存储单元之间的瓶颈。为应对这一挑战,类脑神经形态计算应运而生,通过模拟人类神经系统,特别是通过忆阻器交叉阵列架构。这些阵列作为累加运算单元,能够实现高效并行数据处理。本文讨论了基于忆阻器阵列器件的神经形态计算硬件实现方面的最新进展,重点关注电路集成和AI算法的片上应用,而非突触可塑性或单元开关机制。文章简要回顾了并行VMM运算的原理,随后展示了基于硬件的VMM演示,包括卷积变换、神经网络感知器、学习规则优化和片上操作。综述还提供了未来研究方向的观点,突出了关键挑战。因此,基于忆阻器阵列的神经形态计算在可扩展、节能且面向应用的AI硬件方面展现出巨大潜力。
Keyword:
artificial intelligence
deep learning
memristor hardware
multi-layer perceptrons
neuromorphic computing
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