IBM研发模拟脑功能芯片 或颠覆传统计算

北京时间8月8日消息，据《华尔街日报》网络版报道，IBM日前宣布，该公司已经研发出了一种模拟脑功能芯片，能够像传统的超级计算机一样处理高度复杂的计算任务，同样还具有非常低的能耗。

    这款芯片名为“TrueNorth”，能够模拟神经元、突触的功能以及其它脑功能执行计算，由三星电子为IBM生产，拥有54亿个晶体管，是传统PC处理器的四倍以上，产生的效果相当于100万个神经元和2.56亿个突触。目前，IBM已经使用了16块芯片开发了一台神经突触超级计算机。

    IBM将这种芯片设计成了由4096个神经突触核心构成的网状网络，这种结构被称为“神经突触内核”，每个核心都包含计算、存储，以及与芯片其他部分通信的元件，能够使用交叉通讯方式传输数据。此外，这款芯片也会更加节能，因为它只会在系统需要的时候才会运行，其余时候会自行关闭，能耗只有20毫瓦或千分之一瓦。

    与传统芯片设计相比，TrueNorth将取得技术层面的新突破。其集成了100万个神经元，每秒每瓦可实现460亿次神经突触操作，可以在一定程度上理解被计算内容的含义。例如，IBM已经利用其成功识别了人物、汽车、卡车和巴士。

    IBM透露，该公司已经与潜在合作伙伴进行了初步沟通，商讨了TrueNorth芯片商业化的方式。IBM脑灵感计算首席科学家哈门德拉·莫得哈表示，“我们拥有极具野心的商业化目标，不过，TrueNorth并不会取代传统电脑芯片，他们是互补的关系。”

    目前，这一项目已经获得了美国国防部研发部门DARPA的资助，IBM与Cornell Tech以及iniLabs进行了合作。

    IBM公司的研究人员8月8日（北京时间）发布了新一代“神经突触计算机芯片”。这种芯片基于一种被称为“认知计算系统”的全新架构，能够模拟人脑认知和活动能力。其尺寸只有一张邮票大小，性能却直逼超级计算机；70毫瓦的超低功耗更是让普通芯片望尘莫及。研究人员称，这种芯片能同时处理大量数据，对来自多个不同渠道的信息作出响应，包括自动驾驶汽车、人工智能以及便携设备在内多个领域都或将因此发生革命性的变革。

　　IBM公司该项目首席科学家达门德拉·莫达称，他们设计这块芯片是受到人类大脑皮层工作原理的启发。第一款模拟大脑芯片问世于2011年，当时仅为一个核心的原型。此次推出的新一代模拟大脑芯片，采用三星的28纳米制程技术制造，在一块芯片上集成了100万个“神经元”和2.56亿个“突触”，整个芯片上具有4096个“神经突触”内核，54亿个晶体管。

　　摩德哈说，目前的计算机本质上仍是一种“连续的数字运算的计算器”，力求精确，可以说模仿的是人类的左脑；而代号为“真北（TrueNorth）”的新芯片模拟的则是能够处理感觉、视觉、气味以及环境信息的右脑。它能够通过一个巨大的神经元和突触网络，模拟人脑处理来自身体各处感官信息的能力，因此在某些方面它甚至优于现在的超级计算机。一个简单的例子是，“真北”每秒每瓦能进行460亿—4000亿次“突触”运算，而最节能的超级计算机每秒每瓦只能进行45亿次“浮点”运算。

　　这一切都源于其与人脑相似的超低功耗。新芯片的功耗只有70毫瓦，一个普通助听器的电池就能将其驱动。对耗电巨头超级计算机而言这几乎无法想象。

　　研究人员称，与传统的计算机芯片不同，“真北”能够实时处理数据，在无需联网的情况下完成复杂的计算任务。如将其安装在汽车中，可让自动驾驶汽车在没有数据连接或数据库损坏的情况下自行判断路况，甚至预见可能发生的交通事故。

　　摩德哈说，这款芯片正在弥补现有计算机与具备高度认知能力和低能消耗的大脑之间的差距。未来某一天，结合左右脑的“混合式计算”将有望展现出更强大的实力。

　　该项目由美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助，相关论文作为封面文章发表在8月8日出版的《科学》杂志上。

　　我们现在离打造一个类似我们大脑的计算机又近了一步。三年前，首款能模拟人类大脑的芯片问世，如今这款芯片已然重大升级——可无缝互联、可实时处理数据、能耗却极低。据悉其已达量产要求，而IBM也有一套新的编程语言配合它使用。对传统计算方式而言，新芯片将有可能造成巨大的冲击，亦或者说，这是对人类当前计算体系产生的颠覆性改变。