人類大腦無疑是最復(fù)雜的運(yùn)算器官，科學(xué)家基于大腦的研究一直在前進(jìn)，最近的一項(xiàng)研究結(jié)果在借鑒人腦的結(jié)構(gòu)方面取得了巨大的進(jìn)步。
日期，美國研究人員日前發(fā)明了一種基于人腦構(gòu)造設(shè)計(jì)的全新芯片電路板“Neurogrid”。據(jù)悉，Neurogrid能夠模擬人腦中的100萬個(gè)神經(jīng)元和數(shù)十億個(gè)突觸連接，而其運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有普通電腦的9000倍之巨。然而，同人類大腦的運(yùn)算速度相比，即便是Neurogrid也依舊相去甚遠(yuǎn)。
斯坦福大學(xué)生物工程學(xué)副教授夸貝納-波爾翰(KwabenaBoahen)在國際頂級期刊《電氣與電子工程師協(xié)會會刊》(IEEE)上表示，這一全新產(chǎn)品相比傳統(tǒng)模擬人腦運(yùn)算電腦的速度提高了許多，但其耗電量卻僅為后者的四萬分之一。
“從單純能耗的角度出發(fā)，人類大腦的運(yùn)算方式非常難以模擬。”波爾翰說道。
然而，波爾翰以及美國和歐洲的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過使用硅晶體以及軟件模擬出了人類大腦的神經(jīng)元構(gòu)造。
據(jù)悉，這個(gè)所謂的Neurogrid電路板由16塊特制的“神經(jīng)內(nèi)核(Neurocore)”芯片組成，且每塊芯片上都有超過65536個(gè)“硅神經(jīng)元”，這些神經(jīng)元可以通過80個(gè)參數(shù)進(jìn)行編程以模擬出不同類型的神經(jīng)元。而且，這16塊芯片模擬出人腦1秒鐘內(nèi)的活動(dòng)內(nèi)容僅需1秒時(shí)間。
就外觀而言，Neurogrid電路板大小與iPad相當(dāng)，但其所能夠模擬的人腦運(yùn)算能力相比其他類似模擬芯片要高出許多，而功耗比也十分驚人。據(jù)悉，美國國立衛(wèi)生研究院(TheNationalInstitutesofHealth)為這一項(xiàng)目給予了資金支持，并在Neurogrid電路板原型問世后為其授予了先鋒獎(jiǎng)(PioneerAward)進(jìn)行表彰。
目前，貝納-波爾翰已經(jīng)將自己的工作重點(diǎn)放在了Neurogrid的應(yīng)用和成本控制方面。他希望通過編寫電腦軟件的方式使那些不具備神經(jīng)學(xué)知識的電腦工程師也能夠利用Neurogrid來解決部分問題，其中就包括控制機(jī)器人手臂等工作。
據(jù)悉，波爾翰目前正在同其他一些斯坦福大學(xué)研究人員開發(fā)一種可以通過Neurogrid芯片控制的假肢。
“我們需要了解大腦是如何運(yùn)作的才能對此展開編程，因此那些不具備神經(jīng)學(xué)知識背景的用戶也能輕松使用這一產(chǎn)品。”波爾翰說道。
當(dāng)前，每一塊Neurogrid電路板的售價(jià)高達(dá)4萬美元，但波爾翰相信這一產(chǎn)品的開發(fā)成本有望通過現(xiàn)代大規(guī)模生產(chǎn)流程而迎來大幅下降，甚至下探至400美元的價(jià)格區(qū)間。
然而，盡管Neurogrid的能效比相比一臺模擬100萬個(gè)神經(jīng)元的個(gè)人電腦提高了許多，但其依舊無法同我們的大腦相提并論。
“人腦內(nèi)神經(jīng)元數(shù)量是Neurogrid的8萬倍，而耗能僅為其三分之一。對于神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域的工程師們來說，他們所面臨的最終挑戰(zhàn)就是在提供更好配置性和規(guī)模的同時(shí)擁有類似于人腦一般的超高能耗比。”波爾翰最后說道。
