Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cond-mat > arXiv:2504.02754v1

帮助 | 高级搜索

凝聚态物理 > 超导性

arXiv:2504.02754v1 (cond-mat)
[提交于 2025年4月3日 ]

标题: 在超导突触结构中以皮秒时间尺度学习动力学

标题: Learning dynamics on the picosecond timescale in a superconducting synapse structure

Authors:Ken Segall, Leon Nichols, Will Friend, Steven B. Kaplan
摘要: 传统人工智能(AI)系统在训练时间和能耗方面遇到了限制。遵循人脑的原理,使用无监督学习训练的尖峰神经网络提供了一种更快、更节能的替代方案。然而,在此类方案中,尖峰、学习和遗忘的动力学变得更加复杂。在这里,我们研究了学习突触的一种超导电子实现,并对其尖峰动力学进行了实验测量。通过用超导神经元脉冲系统,我们展示了超导电感器能够动态保持突触权重,并由于学习和遗忘而更新。通过减慢突触后脉冲到达时间,可以停止学习,这与基于尖峰时间依赖可塑性的范式一致。我们发现电路仿真结果与实验结果非常吻合,并通过拟合脉冲频率的开启时间,确认了 16.1 ± 1 ps 的学习时间。突触学习部分的功耗小于每次学习事件一个阿托焦耳。这使得极快且节能的学习处理器成为可能。
摘要: Conventional Artificial Intelligence (AI) systems are running into limitations in terms of training time and energy. Following the principles of the human brain, spiking neural networks trained with unsupervised learning offer a faster, more energy-efficient alternative. However, the dynamics of spiking, learning, and forgetting become more complicated in such schemes. Here we study a superconducting electronics implementation of a learning synapse and experimentally measure its spiking dynamics. By pulsing the system with a superconducting neuron, we show that a superconducting inductor can dynamically hold the synaptic weight with updates due to learning and forgetting. Learning can be stopped by slowing down the arrival time of the post-synaptic pulse, in accordance with the Spike-Timing Dependent Plasticity paradigm. We find excellent agreement with circuit simulations, and by fitting the turn-on of the pulsing frequency, we confirm a learning time of 16.1 +/- 1 ps. The power dissipation in the learning part of the synapse is less than one attojoule per learning event. This leads to the possibility of an extremely fast and energy-efficient learning processor.
主题: 超导性 (cond-mat.supr-con) ; 无序系统与神经网络 (cond-mat.dis-nn)
引用方式: arXiv:2504.02754 [cond-mat.supr-con]
  (或者 arXiv:2504.02754v1 [cond-mat.supr-con] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.02754
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Kenneth Segall [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 4 月 3 日 16:46:19 UTC (4,308 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
cond-mat.supr-con
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-04
切换浏览方式为:
cond-mat
cond-mat.dis-nn

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号