【總編輯圈點】

科技日報北京11月14日電 （記者張夢然）一種利用材料的內在物理特性來大幅減少能源使用的類腦計算形式，距離現實又近了一步。在《自然·材料》雜誌上發表的這項新研究中，英國倫敦大學學院和倫敦帝國理工學院小組使用手性（扭曲）磁體作為計算介質，發現通過施加外部磁場和改變溫度，可調整這些材料的物理特性以適應不同的機器學習任務。

傳(chuan)統(tong)計(ji)算(suan)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)電(dian)力(li)，部(bu)分(fen)原(yuan)因(yin)是(shi)它(ta)有(you)獨(du)立(li)的(de)數(shu)據(ju)存(cun)儲(chu)和(he)處(chu)理(li)單(dan)元(yuan)
，信(xin)息(xi)必(bi)須(xu)在(zai)兩(liang)者(zhe)之(zhi)間(jian)不(bu)斷(duan)地(di)轉(zhuan)換(huan)，浪(lang)費(fei)能(neng)源(yuan)並(bing)產(chan)生(sheng)熱(re)量(liang)。這(zhe)對(dui)於(yu)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)來(lai)說(shuo)是(shi)一(yi)個(ge)嚴(yan)重(zhong)問(wen)題(ti)，導(dao)致(zhi)訓(xun)練(lian)一(yi)個(ge)大(da)型(xing)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)模(mo)型(xing)可(ke)產(chan)生(sheng)數(shu)百(bai)噸(dun)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)。

而(er)物(wu)理(li)儲(chu)層(ceng)計(ji)算(suan)旨(zhi)在(zai)消(xiao)除(chu)對(dui)不(bu)同(tong)內(nei)存(cun)和(he)處(chu)理(li)單(dan)元(yuan)的(de)需(xu)求(qiu)，促(cu)進(jin)更(geng)有(you)效(xiao)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)方(fang)式(shi)。但(dan)這(zhe)種(zhong)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa)迄(qi)今(jin)應(ying)用(yong)受(shou)限(xian)
，是(shi)因(yin)為(wei)材(cai)料(liao)的(de)物(wu)理(li)特(te)性(xing)可(ke)能(neng)使(shi)其(qi)在(zai)某(mou)些(xie)計(ji)算(suan)任(ren)務(wu)中(zhong)表(biao)現(xian)出(chu)色(se)，但(dan)在(zai)另(ling)一(yi)些(xie)任(ren)務(wu)中(zhong)卻(que)表(biao)現(xian)不(bu)佳(jia)。而(er)今(jin)這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)使(shi)人(ren)們(men)更(geng)接(jie)近(jin)於(yu)實(shi)現(xian)物(wu)理(li)儲(chu)存(cun)庫(ku)的(de)全(quan)部(bu)潛(qian)力(li)
，創(chuang)造(zao)出(chu)像(xiang)人(ren)類(lei)大(da)腦(nao)一(yi)樣(yang)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)，不(bu)僅(jin)顯(xian)著(zhu)減(jian)少(shao)需(xu)要(yao)的(de)能(neng)量(liang)，而(er)且(qie)還(hai)可(ke)調(tiao)整(zheng)其(qi)計(ji)算(suan)特(te)性(xing)，以(yi)在(zai)各(ge)種(zhong)任(ren)務(wu)中(zhong)最(zui)佳(jia)地(di)執(zhi)行(xing)。

團隊使用矢量網絡分析儀來確定手性磁體在不同磁場強度和-269℃到(dao)室(shi)溫(wen)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)溫(wen)度(du)下(xia)的(de)能(neng)量(liang)吸(xi)收(shou)。他(ta)們(men)發(fa)現(xian)手(shou)性(xing)磁(ci)體(ti)的(de)不(bu)同(tong)磁(ci)相(xiang)，在(zai)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)計(ji)算(suan)任(ren)務(wu)中(zhong)表(biao)現(xian)出(chu)色(se)。在(zai)斯(si)格(ge)明(ming)子(zi)階(jie)段(duan)，磁(ci)化(hua)粒(li)子(zi)以(yi)類(lei)似(si)漩(xuan)渦(wo)的(de)方(fang)式(shi)旋(xuan)轉(zhuan)，具(ju)有(you)強(qiang)大(da)的(de)記(ji)憶(yi)能(neng)力(li)

，適(shi)合(he)預(yu)測(ce)任(ren)務(wu)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，在(zai)圓(yuan)錐(zhui)形(xing)階(jie)段(duan)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)記(ji)憶(yi)，但(dan)它(ta)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)非(fei)常(chang)適(shi)合(he)轉(zhuan)換(huan)任(ren)務(wu)和(he)分(fen)類(lei)。

團(tuan)隊(dui)設(she)計(ji)了(le)一(yi)種(zhong)神(shen)經(jing)擬(ni)態(tai)計(ji)算(suan)架(jia)構(gou)，利(li)用(yong)複(fu)雜(za)的(de)材(cai)料(liao)特(te)性(xing)來(lai)滿(man)足(zu)各(ge)種(zhong)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)任(ren)務(wu)的(de)需(xu)求(qiu)。目(mu)前(qian)取(qu)得(de)了(le)很(hen)好(hao)的(de)結(jie)果(guo)，展(zhan)示(shi)了(le)可(ke)直(zhi)接(jie)定(ding)製(zhi)神(shen)經(jing)形(xing)態(tai)計(ji)算(suan)的(de)可(ke)能(neng)。

物(wu)理(li)儲(chu)層(ceng)計(ji)算(suan)
，可(ke)以(yi)低(di)功(gong)耗(hao)對(dui)時(shi)間(jian)序(xu)列(lie)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)高(gao)速(su)處(chu)理(li)，簡(jian)單(dan)理(li)解(jie)，就(jiu)是(shi)一(yi)種(zhong)更(geng)省(sheng)資(zi)源(yuan)的(de)計(ji)算(suan)方(fang)式(shi)。計(ji)算(suan)機(ji)的(de)一(yi)大(da)硬(ying)傷(shang)，就(jiu)是(shi)耗(hao)能(neng)。人(ren)類(lei)大(da)腦(nao)處(chu)理(li)如(ru)此(ci)多(duo)紛(fen)繁(fan)複(fu)雜(za)的(de)信(xin)息(xi)，但(dan)一(yi)天(tian)消(xiao)耗(hao)的(de)能(neng)量(liang)折(zhe)算(suan)成(cheng)瓦(wa)特(te)，還(hai)不(bu)到(dao)一(yi)台(tai)普(pu)通(tong)電(dian)腦(nao)的(de)十(shi)分(fen)之(zhi)一(yi)。如(ru)何(he)在(zai)降(jiang)低(di)能(neng)耗(hao)的(de)同(tong)時(shi)保(bao)持(chi)優(you)秀(xiu)的(de)計(ji)算(suan)能(neng)力(li)
？本(ben)文(wen)用(yong)手(shou)性(xing)磁(ci)體(ti)和(he)環(huan)境(jing)調(tiao)節(jie)來(lai)完(wan)成(cheng)這(zhe)一(yi)任(ren)務(wu)。在(zai)不(bu)同(tong)溫(wen)度(du)下(xia)，磁(ci)體(ti)表(biao)現(xian)出(chu)不(bu)同(tong)磁(ci)相(xiang)，仿(fang)佛(fo)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)分(fen)身(shen)，能(neng)夠(gou)優(you)秀(xiu)地(di)執(zhi)行(xing)不(bu)同(tong)計(ji)算(suan)任(ren)務(wu)

，實(shi)現(xian)節(jie)能(neng)和(he)算(suan)力(li)兼(jian)得(de)。