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比普通电脑快9000倍的神经元运算芯片

时间:2014-05-15      关键字:神经元   

人类大脑无疑是最复杂的运算器官,科学家基于大脑的研究一直在前进,最近的一项研究结果在借鉴人脑的结构方面取得了巨大的进步。

日期,美国研究人员日前发明了一种基于人脑构造设计的全新芯片电路板“Neurogrid”。据悉,Neurogrid能够模拟人脑中的100万个神经元和数十亿个突触连接,而其运算速度已经达到了现有普通电脑的9000倍之巨。然而,同人类大脑的运算速度相比,即便是Neurogrid也依旧相去甚远。

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  斯坦福大学生物工程学副教授夸贝纳-波尔翰(KwabenaBoahen)在国际顶级期刊《电气与电子工程师协会会刊》(IEEE)上表示,这一全新产品相比传统模拟人脑运算电脑的速度提高了许多,但其耗电量却仅为后者的四万分之一。
 
  “从单纯能耗的角度出发,人类大脑的运算方式非常难以模拟。”波尔翰说道。
 
  然而,波尔翰以及美国和欧洲的研发团队已经通过使用硅晶体以及软件模拟出了人类大脑的神经元构造。
 
  据悉,这个所谓的Neurogrid电路板由16块特制的“神经内核(Neurocore)”芯片组成,且每块芯片上都有超过65536个“硅神经元”,这些神经元可以通过80个参数进行编程以模拟出不同类型的神经元。而且,这16块芯片模拟出人脑1秒钟内的活动内容仅需1秒时间。
 
  就外观而言,Neurogrid电路板大小与iPad相当,但其所能够模拟的人脑运算能力相比其他类似模拟芯片要高出许多,而功耗比也十分惊人。据悉,美国国立卫生研究院(TheNationalInstitutesofHealth)为这一项目给予了资金支持,并在Neurogrid电路板原型问世后为其授予了先锋奖(PioneerAward)进行表彰。
 
  目前,贝纳-波尔翰已经将自己的工作重点放在了Neurogrid的应用和成本控制方面。他希望通过编写电脑软件的方式使那些不具备神经学知识的电脑工程师也能够利用Neurogrid来解决部分问题,其中就包括控制机器人手臂等工作。
 
  据悉,波尔翰目前正在同其他一些斯坦福大学研究人员开发一种可以通过Neurogrid芯片控制的假肢。
 
  “我们需要了解大脑是如何运作的才能对此展开编程,因此那些不具备神经学知识背景的用户也能轻松使用这一产品。”波尔翰说道。
 
  当前,每一块Neurogrid电路板的售价高达4万美元,但波尔翰相信这一产品的开发成本有望通过现代大规模生产流程而迎来大幅下降,甚至下探至400美元的价格区间。
 
  然而,尽管Neurogrid的能效比相比一台模拟100万个神经元的个人电脑提高了许多,但其依旧无法同我们的大脑相提并论。
 
  “人脑内神经元数量是Neurogrid的8万倍,而耗能仅为其三分之一。对于神经学领域的工程师们来说,他们所面临的最终挑战就是在提供更好配置性和规模的同时拥有类似于人脑一般的超高能耗比。”波尔翰最后说道。
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