德国科学家研发仿脑芯片以降低现代计算的能耗
他们借鉴了神经信号传导的原理，设计出新一代超高速、高能效的微芯片，有望显著降低现代计算的能耗需求。伊尔梅瑙工业大学的研究人员近日宣布，他们正通过"神经节点"项目研发超导电子元件，利用短暂电脉冲处理信息。
这种脉冲传导方式高度模拟了人类神经通路的信号传输机制。通过摒弃传统硅芯片持续电流的工作模式，该技术旨在实现更高运算速度的同时大幅降低能耗。项目负责人汉内斯·特普弗博士表示："当这项技术应用于数据中心并逐步完善后，预计实现相同算力仅需消耗当前一半能源。"
这项研究直指智能手机、云服务、流媒体平台及人工智能驱动的全球数据流量激增带来的能源挑战。这些技术的普及已将电力需求推至历史新高。以ChatGPT-4的训练为例，其耗电量约5000万千瓦时，足以供应超1万户三口之家全年用电。美国数据显示，过去八年受人工智能发展影响，信息技术应用的能耗翻倍。劳伦斯伯克利国家实验室预测，到2028年数据中心超半数电力将专供人工智能使用。
传统硅芯片即便待机也持续耗电的特性，已成为制约数字革命发展的关键瓶颈。为此全球科研团队正积极探索更高效的微电子技术方案。研究团队将于明年1月1日正式启动超导电路研发，该技术雏形最早由匈牙利裔数学家约翰·冯·诺依曼在20世纪50年代提出，其利用量子效应通过极短电压脉冲传输数据。
这种脉冲工作机制与人脑神经信号传导高度相似。人脑仅需20瓦功率即可完成复杂认知任务，其能效表现远超当代最先进计算机。通过将这一原理转化为微电子技术，团队致力于开发仅在处理信号时耗能的元件。若成功部署于数据中心并持续优化，可使同等计算性能的能耗降低50%。
特普弗博士指出，当量子计算机完全实现功能时，伊尔梅瑙大学先进电磁学研究组开发的这些基础元件将成为连接大量组件且避免干扰的关键技术。"若缺乏这些组件，将无法控制所需数量的量子比特"，他在新闻稿中强调该项目的时效性，"因此这对量子计算机具有至关重要的意义"。美国技术规划专家预测，光学超导电子模块到2035年左右将成为不可或缺的核心技术。
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