一种能够进行类脑信息处理的离子装置

本研究中开发的AI设备的原理图（左和中）。它可以以类似于人脑的方式处理信息（右）

东京理科大学的研究团队开发了一种具有高信息处理性能的AI设备。这是通过使用固体电解质/金刚石界面上的离子-电子耦合动力学重现大脑中发生的所谓“混沌边缘”状态来实现的。该技术可用于开发具有广泛应用的节能边缘AI设备，包括图像（包括面部识别），声音和气味中的模式识别。

人脑比当前人工智能技术中使用的计算机节能得多，并且在信息处理性能方面也更胜一筹。其中一个可能的原因是，大脑中发生的“混沌边缘”状态尚未被纳入计算机。

已经尝试通过制造由众多小型化器件组成的大规模集成电路来开发能够重现混沌边缘状态的硬件。然而，实际开发这些电路已被证明具有挑战性，其性能只能通过仿真来估计。

该研究团队最近开发了一种具有高信息处理性能的AI设备，通过在锂离子导电固体电解质薄膜/金刚石薄膜界面上使用离子-电子耦合动力学再现大脑的混沌边缘状态。该器件的工作方式与双电层晶体管相同，其电阻随着双电层充电/放电状态的变化而变化。

该设备能够诱导混沌边缘状态，使其能够产生类似于大脑中突触反应的尖峰和松弛模式的电反应，并有效地处理信息。因此，该AI设备能够将波形输入信号转换为不同预期波形的信号，其精度是其他类似小型AI设备的六倍，从而在这项任务中实现了世界最高性能。

这项研究表明，通过在固体电解质薄膜/金刚石薄膜界面处以几纳米厚的双电层重建大脑的混沌边缘状态，可以实现类脑信息处理。

这种新的纳米级技术可能适用于实用、高性能、小型人工智能设备的开发。这些可能包括节能的边缘人工智能设备，这些设备可以与各种传感器相结合，以创建智能手表、监控摄像头、语音识别系统和其他具有广泛应用的技术（例如，医学、灾难准备、制造和安全）。