桑迪亞國家實(shí)驗室(Sandia National Laboratories)的一個(gè)團隊與密歇根大學(xué)的合作者一起，在同行評審雜志《高級材料》上發(fā)表了一篇論文，其中詳細介紹了一種新方法，該方法將賦予計算機芯片以更高的處理能力，從而為機器學(xué)習應用程序提供動(dòng)力。模擬存儲設備中房屋涂料中發(fā)現的常見(jiàn)材料，可實(shí)現高能效的機器推理操作。

桑迪亞材料科學(xué)家亞歷克·塔林(Alec Talin)解釋說(shuō)：“氧化鈦是最常用的材料之一。您購買(mǎi)的每種涂料都含有氧化鈦。這種材料便宜且無(wú)毒。”“這是一種氧化物，那里已經(jīng)有氧氣。但是，如果將其取出，就會(huì )產(chǎn)生所謂的氧空位。事實(shí)證明，當產(chǎn)生氧空位時(shí)，會(huì )使這種材料導電。”

這些氧氣空缺現在可以存儲電數據，從而幾乎為任何設備提供了更多的計算能力。Talin和他的團隊通過(guò)將計算機芯片加熱到高于302華氏度(150攝氏度)的氧化鈦涂層，產(chǎn)生氧空位，使用電化學(xué)方法從材料中分離出一些氧分子并產(chǎn)生空位。

目前，計算機通常通過(guò)將數據存儲在一個(gè)位置并在另一位置處理該數據來(lái)工作。這意味著(zhù)計算機必須不斷地將數據從一個(gè)地方傳輸到另一個(gè)地方，這浪費了能源和計算能力。

該論文的主要作者李益陽(yáng)(Yiyang Li)是桑迪亞(Sandia)的杜魯門(mén)研究員(Truman Fellow)，現在是密歇根大學(xué)(University of Michigan)材料科學(xué)的助理教授。他解釋說(shuō)他們的過(guò)程如何有可能完全改變計算機的工作方式。

李說(shuō)：“我們要做的是將處理和存儲放在同一個(gè)地方。”“新功能是我們能夠以可預測和可重復的方式做到這一點(diǎn)。”

他和塔林都認為利用氧氣空缺作為一種方法來(lái)幫助機器學(xué)習克服目前阻礙其發(fā)展的一大障礙-功耗。

“如果我們嘗試進(jìn)行機器學(xué)習，這會(huì )耗費大量精力，因為您正在不斷地進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習，而實(shí)現機器學(xué)習的障礙之一就是功耗。”“如果您擁有自動(dòng)駕駛汽車(chē)，則做出駕駛決策會(huì )消耗大量能量來(lái)處理所有輸入。如果我們能夠為計算機芯片創(chuàng )建替代材料，它們將能夠更有效地處理信息，節省能源并進(jìn)行大量處理更多數據。”