人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動的高能耗是廣泛使用人工智能（AI）的最大障礙之一，特別是在移動應(yīng)用中。可以從有關(guān)人腦的知識中找到解決該問題的一種方法。

盡管它具有超級計算機(jī)的計算能力，但僅需20瓦，僅相當(dāng)于超級計算機(jī)的能量的百萬分之一。

原因之一是大腦神經(jīng)元之間的信息有效傳遞。神經(jīng)元向其他神經(jīng)元發(fā)送短的電脈沖（尖峰），但為了節(jié)省能量，僅在絕對必要的時候才會發(fā)生。

基于事件的信息處理

由TU Graz的兩位計算機(jī)科學(xué)家Wolfgang Maass和Robert Legenstein領(lǐng)導(dǎo)的工作組在開發(fā)新的機(jī)器學(xué)習(xí)算法e-prop（e-propagation）時采用了這一原理。

也是歐洲燈塔計劃“人腦計劃”的一部分的理論計算機(jī)科學(xué)研究所的研究人員使用其模型中的峰值來實現(xiàn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元之間的通信。

尖峰僅在網(wǎng)絡(luò)中的信息處理需要它們時才變?yōu)榛顒訝顟B(tài)。對于這種不太活躍的網(wǎng)絡(luò)，學(xué)習(xí)是一個特殊的挑戰(zhàn)，因為需要更長的觀察時間才能確定哪些神經(jīng)元連接可以改善網(wǎng)絡(luò)性能。

先前的方法學(xué)習(xí)成功率太低或需要巨大的存儲空間?，F(xiàn)在，E-prop通過從大腦復(fù)制的分散方法解決了這個問題，其中每個神經(jīng)元在所謂的e-trace（合格跟蹤）中記錄何時使用其連接。該方法與最佳和最詳盡的其他已知學(xué)習(xí)方法一樣強(qiáng)大。詳細(xì)信息現(xiàn)已發(fā)表在科學(xué)雜志《自然通訊》上。

在線而不是離線

使用當(dāng)前使用的許多機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，所有網(wǎng)絡(luò)活動都集中存儲和脫機(jī)存儲，以便跟蹤每幾個步驟在計算過程中如何使用連接。

但是，這需要在內(nèi)存和處理器之間進(jìn)行恒定的數(shù)據(jù)傳輸，這是當(dāng)前AI實現(xiàn)過多能耗的主要原因之一。另一方面，e-prop可以完全在線運行，即使在實際操作中也不需要單獨的內(nèi)存，從而使學(xué)習(xí)更加節(jié)能。

神經(jīng)形態(tài)硬件的驅(qū)動力

Maass和Legenstein希望e-prop將推動新一代移動學(xué)習(xí)計算系統(tǒng)的開發(fā)，該系統(tǒng)不再需要進(jìn)行編程，而是根據(jù)人腦模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而適應(yīng)不斷變化的需求。

目標(biāo)是不再讓這些計算系統(tǒng)專門通過云來進(jìn)行能源密集型學(xué)習(xí)，而是將大部分學(xué)習(xí)能力有效地集成到移動硬件組件中，從而節(jié)省能源