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Es wurde ein Verfahren zum spontanen Lernen von Memristor-Neuronennetzen entwickelt

24.03.2021

Eine neue Technologie, die die Erlernbarkeit künstlicher neuronaler Netze verbessern kann, wurde von einem internationalen Forscherteam vorgestellt, das dem Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) und der Tsinghua University in China angegliedert ist.

Das vorgeschlagene Verfahren nutzt die "Widerstandsdrift" (Anstieg des elektrischen Widerstands) eines Phasenänderungsmaterials im Halbleiterspeicher während des Trainings aus. Informationsaktualisierungen werden durch Erhöhung des elektrischen Widerstands im Memristor erfasst, der als Synapse fungiert und zusätzlich den Zusammenhang zwischen dem sich ändernden Template und den Trainingsdaten berücksichtigt.

Die Wirksamkeit dieser Methode wurde mit experimentellen Phasenänderungs-Memristor(PCM)-Arrays demonstriert, die als neuronales Netzwerk arbeiteten. In Tests zur Klassifizierung von handschriftlichem Text, der aus Zahlen von 0 bis 9 besteht, zeigten solche Geräte die Wirkung, die Lernfähigkeit um etwa 3 % zu verbessern. Insbesondere die Erkennungsgenauigkeit der handschriftlich schwer einzuordnenden Ziffer 8 hat sich deutlich erhöht. Die Lernfähigkeit hat sich aufgrund des Synapsenaktualisierungsmusters verbessert, das sich je nach Komplexität der Klassifikation ändert.

Ein wichtiger Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, dass die Lernfähigkeit ohne zusätzliche Energiekosten verbessert werden kann, da der Widerstand des PCM durch Strukturrelaxation nach dem Übergang in die amorphe Phase spontan ansteigt.

Die Forscher erwarten, dass ihre Ergebnisse zur Entwicklung von Lernalgorithmen beitragen, die die Eigenschaften von Memristor-Bauelementen nutzen, und eine neue Richtung in der Entwicklung von neuromorphen Computerchips eröffnen.

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Der kanadische Erfinder Sean Hodgins hat eine Weihnachtskugel geschaffen, die Schnee erzeugt. Normalerweise enthalten solche Bälle einfach Plastikpartikel, die Schneeflocken nachahmen. Das neue Gerät entpuppte sich als kurios, aber energieintensiv.

Hodgins benötigte ein Netzteil, einen Lüfter, Kühlkörper und einen PC-CPU-Kühler. Er schnitzte einen winzigen Schneemann aus Aluminium, damit der Schnee irgendwo wachsen konnte.

Ein paar Zwei-Watt-Widerstände wurden ebenfalls hinzugefügt, um das Wasser zu verdampfen. Außerdem musste für Minustemperaturen im Ball gesorgt werden.

Um den Winter im Ballon nachzustellen, installierte Hodgins mehrere thermoelektrische Kühler, die übereinander gestapelt waren. Sie schafften es mit ihrer Hilfe, einen Temperaturunterschied von 60 Grad Celsius zu erzeugen, was mehr als genug war, damit Wasserdampf auf einem Aluminium-Schneemann kondensieren und gefrieren konnte. Er war also mit Schnee bedeckt.

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