Loading [MathJax]/jax/output/CommonHTML/config.js
前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
圈层
工具
发布
首页
学习
活动
专区
圈层
工具
MCP广场
社区首页 >专栏 >比人类神经元快10亿倍!港中文、中科院「超级大脑」:1秒识图3479万张

比人类神经元快10亿倍!港中文、中科院「超级大脑」:1秒识图3479万张

作者头像
新智元
发布于 2025-02-15 07:34:05
发布于 2025-02-15 07:34:05
1290
举报
文章被收录于专栏:新智元新智元

新智元报道

编辑:桃子

【新智元导读】想象一下,一个比人类大脑快10亿倍「超级大脑」是什么概念?来自港中文、中科院物理所等机构研究人员,提出了突破性激光人工神经元,完美复刻了人类神经细胞功能,更创造了惊人的处理速度记录。

人工神经元,比人类大脑快10亿倍,将会是怎样的景象?

如今,这一科幻般的场景,早已成为了现实。

来自香港中文大学、中国科学院物理研究所等机构科学家,成功开发出了一种基于「激光」的人工神经元。

最新研究已发表在Optica期刊上。

论文地址:https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-11-12-1690&id=565919

这个基于芯片的量子点激光器,不仅能完全模仿真实神经细胞功能,更实现了惊人的速度——

即10GBaud信号处理速度,也就意味着它比生物神经元快整整10亿倍。

基于芯片点激光器,可以模拟生物梯级神经元,同时实现10 GBaud的信号处理速度

如何理解这个速度有多快?

能够在1秒内处理1亿次心跳数据;能够在1秒内分析3479万张手写数字图像。

要知道,这个突破可能会彻底改变AI和先进计算领域,提升模式识别和序列预测的能力。

AI模仿生物神经元,飙升10亿倍

这项突破性发现,为何如此重要?

在我们的身体中,存在着不同类型的神经细胞。

其中,梯级神经元(graded neurons)是通过持续改变膜电位来编码信息,实现精细的信号处理。

相较之下,脉冲神经元(spiking neurons)则使用全有/全无的动作点位来传递信息,创造出更为二元的通信方式。

最新研究中技术的关键突破在于,创新的设计方法。

传统的光子脉冲神经元,通常通过将输入脉冲注入激光器的增益区域工作,这种方式会导致延迟,限制了神经元的响应速度。

如下图所示,是脉冲神经元和梯级神经元的在输入输出的对比图。

激光神经元,速度快能耗低

激光人工神经元能够以模仿生物神经元行为的方式,对输入信号做出响应,由于其超快的数据处理速度和低能耗,正被探索用作显着增强计算的一种方式。

然而,迄今为止开发的大多数都是光子脉冲神经元。

这些人工神经元具有有限的响应速度,可能遭受信息丢失,并且需要额外的激光源和调制器。

光子脉冲神经元的速度限制,在最新研究中被打破了。

研究团队另辟蹊径,选择将射频信号注入量子点激光器的可饱和吸收区,巧妙地避开了这一限制。

他们还为可饱和吸收区设计了高速射频板,从而产生了一个更快速、更简单、节能的系统。

港中文研究小组负责人Chaoran Huang表示,「激光梯级神经元突破了当前光子脉冲神经元的速度限制,我们构建的一个储层计算系统(reservoir computing system),在模式识别和序列预测等AI任务中展现出卓越的性能」。

激光梯级神经元在心律失常检测、图像分类等AI任务中, 展示了卓越的模式识别和序列预测

他还称,凭借强大记忆效应和出色信息处理能力,单个激光梯度神经元,可以表现得像一个小型神经网络。

因此即便是没有额外复杂连接的单个激光梯级神经元,也能高效地执行机器学习任务。

高速储层计算,1秒处理1亿次心跳数据

为了进一步展示激光梯级神经元的能力,研究团队将其用于构建储层计算系统。

这是一种使用特定网络(称为存层)来处理时间相关数据的计算方法,常用于语音识别、天气预测等领域。

激光梯级神经元的类神经元非线性动力学特性,以及快递处理速度,使其成为支持高速储层计算的理想选择。

下图所示,是储层计算(RC)的架构图。

RC源自循环神经网络,是一种功能强大且经济高效的计算框架,非常适合时间/顺序信息的处理。

它主要由输入层、存储层和读出层组成。在存储层内,非线性节点之间的互联是随机的,权重是固定的,从而避免了对存储层的训练。

这里,只有读出层需要训练,可以通过线性回归等简单且计算高效的方法来完成。

最新研究中,作者选择让激光梯级神经元充当激光储层,来执行储层计算。在输入层中,输入信号被编码为注入激光储层的电脉冲。

在具体实验中,该系统展现出令人印象深刻的性能。

比如它每秒能处理1亿次心跳数据,并以98.4%的平均准确率检测到心率失常模式。

具体来讲,研究人员使用经过处理的MIT-BIH心律失常数据集,开启了失常心跳检测的基准任务。

数据库中包含从47名受试者获得的48个半小时心电图记录摘录,是第一个可广泛用于评估心率失常检测器的测试材料。

在处理后两类MIT-BIH心率失常数据集中,原始心电图波形被重新采样,并被分成单个心跳,每个心跳由50个时间步长组成。

如下图a所示,这些心跳被分类为两组——健康组和心率失常组,分别标记为0和1。

而且,它还在各种AI应用中,展现出优秀的模式识别和序列预测能力,特别是在长期预测任务方面。

在MNIST手写数据集任务中,研究人员又评估了激光储库的分类性能。MNIST数据集包含由28×28灰度像素组成的手写数字图像。

如下图所示,通过使用六重交叉验证方法计算的平均准确度,在四类MNIST手写数字分类任务中达到92.3%。

有网友对此表示,听到这样的突破性进展,让我更加确信我们正在指数增长曲线上稳步前进。

现在的发展速度已经快到了我完全无法预测6个月后甚至一年后我们会发展到什么程度。也许我想得太超前了,但我确实能强烈感受到这些天技术进步的加速度。

那么,激光神经元的发现,意味着什么?

它能够加速AI在时间关键应用中的决策过程,保持高精度的同时,显著提升了处理速度。

若是某天它被整合到边缘计算设备中,实现更快速、更智能的人工智能系统,将会显著降低能源消耗。

研究人员表示,未来下一步,团队努力将提升激光梯度神经元的处理速度,同时开发出包含级联激光梯度神经元的深度储层的计算架构。

参考资料:

https://www.optica.org/about/newsroom/news_releases/2024/december/laser-based_artificial_neuron_mimics_nerve_cell_functions_at_lightning_speed/

https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-11-12-1690&id=565919

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划,分享自微信公众号。
原始发表:2025-01-02,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 新智元 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
暂无评论
推荐阅读
编辑精选文章
换一批
接口请求重试策略:保障稳定性的必杀技
你的应用程序是否对接口请求失败有足够的应对措施?接口请求重试机制是确保数据可靠传输的关键。本文将为你呈现无懈可击的接口请求,通过深入研究重试机制,实现完美的数据传输。
一只牛博
2025/05/31
860
Spring-Retry重试实现原理
Spring实现了一套重试机制,功能简单实用。Spring Retry是从Spring Batch独立出来的一个功能,已经广泛应用于Spring Batch,Spring Integration, Spring for Apache Hadoop等Spring项目。本文将讲述如何使用Spring Retry及其实现原理。
程序猿DD
2020/12/08
1.8K0
Spring-Retry重试实现原理
Spring-Retry重试实现原理,有点东西哈
> 公众号:[Java小咖秀](https://t.1yb.co/jwkk),网站:[javaxks.com](https://www.javaxks.com)
Java小咖秀
2021/03/24
9240
重试组件使用与原理分析(一)-spring-retry
在日常开发中,我们很多时候都需要调用二方或者三方服务和接口,外部服务对于调用者来说一般都是不可靠的,尤其是在网络环境比较差的情况下,网络抖动很容易导致请求超时等异常情况,这时候就需要使用失败重试策略重新调用 API 接口来获取。
叔牙
2020/11/19
3.8K0
重试组件使用与原理分析(一)-spring-retry
Spring Retry 学习记录
在很多场景中,我们需要“重试”,重试意味着反复执行一段代码直至成功,或者重试多次无果后标记失败。“重试”的出发点有可能是为了保持状态的一致,也有可能是为了容忍被调用方短暂的不可用。“重试”逻辑有可能是同步执行,也有可能是异步执行。异步有可能是将信息存入数据库定时任务重试,也有可能是通过异步消息,利用消息的重试机制,等等,不一而论。
LNAmp
2018/09/05
6480
Spring Retry 学习记录
Spring-Retry 和 Guava-Retry,各有千秋
点击上方蓝色字体,选择“设为星标” 回复”学习资料“获取学习宝典 一 重试框架之Spring-Retry Spring Retry 为 Spring 应用程序提供了声明性重试支持。它用于Spring批处理、Spring集成、Apache Hadoop(等等)。它主要是针对可能抛出异常的一些调用操作,进行有策略的重试 1. Spring-Retry的普通使用方式 1.准备工作 我们只需要加上依赖:  <dependency>     <groupId>org.springframework.retry</
猿天地
2022/08/31
8500
Spring-Retry 和 Guava-Retry,各有千秋
Spring-retry 使用指南
该项目为Spring应用程序提供声明式重试支持,它用于Spring Batch、Spring Integration、Apache Hadoop的Spring(以及其他),命令式重试也支持显式使用。
阿提说说
2022/12/02
1.4K0
聊聊spring cloud的consulRetryInterceptor
本文主要研究一下spring cloud的consulRetryInterceptor
code4it
2019/07/28
9020
聊聊spring cloud的consulRetryInterceptor
聊聊ribbon的retry
spring-cloud-netflix-ribbon-2.0.0.RELEASE-sources.jar!/org/springframework/cloud/netflix/ribbon/apache/HttpClientRibbonConfiguration.java
code4it
2018/09/17
1.3K0
重学SpringBoot3-Spring Retry实践
Spring Retry是Spring生态系统中的一个重要组件,它提供了自动重试失败操作的能力。在分布式系统中,由于网络抖动、服务暂时不可用等临时性故障,重试机制显得尤为重要。本文将详细介绍如何在 SpringBoot 3 应用中集成和使用 Spring Retry。
CoderJia
2024/11/23
2580
重学SpringBoot3-Spring Retry实践
Spring Cloud Stream 重点与总结
原本想开个Spring Cloud Stream系列文章连载,写Spring Cloud Stream算是个人夙愿了——首先这是个人非常喜欢的组件,它屏蔽了各种MQ的差异,统一了编程模型(可以类比成基于MQ通信圈的”Spring Data”);其次个人实体书《Spring Cloud 与 Docker 微服务架构实战》没有包含这部分内容也是一大遗憾;更重要的是,这货细节其实挺多,而且上手是稍微有一点曲线的。
用户1516716
2019/05/13
2.6K0
【最佳实践】如何优雅的进行重试
最近公司在搞活动,需要依赖一个第三方接口,测试阶段并没有什么异常状况,但上线后发现依赖的接口有时候会因为内部错误而返回系统异常,虽然概率不大,但总因为这个而报警总是不好的,何况死信队列的消息还需要麻烦运维进行重新投递,所以加上重试机制势在必行。
弗兰克的猫
2019/08/14
1.4K0
聊聊spring kafka的retry
spring-kafka-1.2.3.RELEASE-sources.jar!/org/springframework/kafka/listener/adapter/AbstractRetryingMessageListenerAdapter.java 主要有两个实现类RetryingAcknowledgingMessageListenerAdapter以及RetryingMessageListenerAdapter
code4it
2018/09/17
1.2K0
聊聊spring cloud的RetryableFeignLoadBalancer
本文主要研究一下spring cloud的RetryableFeignLoadBalancer
code4it
2019/07/13
7970
聊聊spring cloud的RetryableFeignLoadBalancer
接口请求重试的8种方法,你用哪种?
在实际业务中,可能第三方的服务器分布在世界的各个角落,所以请求三方接口的时候,难免会遇到一些网络问题,这时候需要加入重试机制了,这期就给大家分享几个接口重试的写法。
程序员大彬
2024/05/09
6680
接口请求重试的8种方法,你用哪种?
Spring Cloud Zuul重试机制探秘
作者:李刚 原文:http://www.spring4all.com/article/208 简介 本文章对应spring cloud的版本为(Dalston.SR4),具体内容如下: 开启Zuul功能 通过源码了解Zuul的一次转发 怎么开启zuul的重试机制 Edgware.RC1版本的优化 开启Zuul的功能 首先如何使用spring cloud zuul完成路由转发的功能,这个问题很简单,只需要进行如下准备工作即可: 注册中心(Eureka Server) zuul(同时也是Eureka Clien
程序猿DD
2018/02/01
4.3K1
Spring Retry
  在我们的业务场景中,经常要调用其他的API来获取信息,比如我们的业务场景需要依赖个人信息来处理,这个时候调用个人信息服务的API,但是由于可能同一时段多方在调用这个服务,可能该服务并发太多,没有及时响应我们的调用,我们的业务就不能执行下去,这个时候我们就需要重试机制了,当然 Spring 已经给我们提供了- Retry。  
haoming1100
2018/12/13
2.4K0
确实很优雅,所以我要扯下这个注解的神秘面纱。
前几天我 Review 代码的时候发现项目里面有一坨逻辑写的非常的不好,一眼望去简直就是丑陋之极。
why技术
2022/02/17
4170
确实很优雅,所以我要扯下这个注解的神秘面纱。
Spring Boot 优雅的实现重处理功能
这些错误可能是因为网络波动造成的,等待过后重处理就能成功。通常来说,会用try/catch,while循环之类的语法来进行重处理,但是这样的做法缺乏统一性,并且不是很方便,要多写很多代码。然而spring-retry却可以通过注解,在不入侵原有业务逻辑代码的方式下,优雅的实现重处理功能。
码猿技术专栏
2023/05/01
4590
Spring Boot 优雅的实现重处理功能
聊聊spring cloud的LoadBalancerAutoConfiguration
本文主要研究一下spring cloud的LoadBalancerAutoConfiguration
code4it
2018/09/17
1.1K0
相关推荐
接口请求重试策略:保障稳定性的必杀技
更多 >
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档