像大脑一样思考的芯片

神经计算机将在所有让普通机器束手无策的任务中表现出色

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DHARMENDRA S. MODHA 可能是地球上唯一一位团队中包含精神病学家的微芯片架构师——但这并不是为了保持他的工程师们的理智。相反,他的合作者,一个由五所大学和同样多的 IBM 实验室组成的联盟,正在研究一种模仿神经元的微芯片。

他们称他们的研究为“认知计算”,其首批产品是两款微芯片,每款芯片由 256 个人工神经元组成,于 8 月份发布。目前,它们所能做的只是在 Pong 游戏中击败访客或导航简单的迷宫。不过,最终目标是雄心勃勃的:将人脑的神经计算能力放入一个小的硅封装中。由美国国防高级研究计划局资助的 SyNAPSE 计划正在构建一个拥有 100 亿个神经元和 100 万亿个突触的微处理器,其规模大致相当于人脑的一个半球。他们预计它的体积不会超过两升,并且消耗的电力相当于 10 个 100 瓦的灯泡。

尽管如此,Modha 坚持他并非试图创造一个大脑。相反,他的团队正在尝试创造一种替代方案,以取代自计算机发明以来几乎每台计算机都通用的架构。普通芯片必须通过单一狭窄的通道传递指令和数据,这限制了它们的最高速度。在 Modha 的替代方案中,每个人工神经元都将拥有自己的通道,从一开始就内置了大规模并行处理能力。“我们正在构建的是一种通用基板,一种平台技术,它可以作为各种应用的基础,”Modha 说。


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佐治亚州立大学的神经科学家唐·爱德华兹说,如果成功,这种方法将是 30 年来模拟神经网络研究的顶峰。即使是 IBM 的竞争对手也印象深刻。“神经形态处理为解决通过传统系统设计难以解决——有些人会说不可能解决——的问题提供了潜力,”总部位于西雅图的 Cray 公司副总裁巴里·博尔丁说。

Modha 强调,认知计算架构不会取代传统计算机,而是会补充它们,预处理来自嘈杂现实世界的信息,并将其转换为传统计算机可以处理的符号。例如,Modha 的芯片擅长模式识别,例如从人群中挑选出一张脸,然后将此人的身份发送到传统计算机。

如果这一切听起来有点像机器的崛起,或许令人稍感安慰的是,这些芯片不擅长数学。“正如大脑在今天的计算机上难以表示一样,传统计算机擅长的非常快速的加减法在类脑网络上效率非常低。两者都无法取代对方,”Modha 说。

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