新華社杭州9月1日電 浙江大學聯合之江實驗室1日在杭州發布一款包含1.2億脈衝神經元、近千億神經突觸的類腦計算機。該計算機名為Darwin Mouse，使用了792顆由浙江大學研製的達爾文2代類腦晶片，神經元數量規模相當於小鼠大腦。
研究人員介紹，目前該類腦計算機已經實現了多種智能任務，例如將類腦計算機作為智能中樞，實現抗洪搶險場景下多個機器人協同工作；模擬不同腦區建立神經模型，為科學研究提供更快更大規模的仿真工具；實現「意念打字」，對腦電信號進行實時解碼等。
之江實驗室主任朱世強表示，研究團隊下一步將繼續研發支撐更大神經元規模的類腦計算機軟硬體技術體系，並逐步實現開源開放。
類腦計算機都能幹什麼？
1、作為智能中樞，實現抗洪搶險場景下多個機器人協同工作，涉及語音識別、目標檢測、路徑規劃等多項智能任務的同時處理
2、模擬多個不同腦區，建立丘腦外側膝狀核的神經網絡模型，仿真不同頻率閃動的視覺刺激時，該腦區神經元的周期性反應
3、借鑑海馬體神經環路結構和神經機制，構建學習-記憶融合模型，實現音樂、詩詞、謎語等的時序記憶功能
4、實現腦電信號的穩態視覺誘發電位實時解碼，可「意念」打字輸入
原理 通過脈衝傳遞信號 實現高效能低功耗
類腦計算機Darwin Mouse
1.6米高的3個標準機櫃並排而立，黑色的外殼給人酷酷的感覺，紅色的信號燈不停地閃爍，靠得近些似乎能聽到裡面脈衝信號飛速奔跑的聲音。
這臺類腦計算機支持1.2億脈衝神經元、近千億神經突觸，與小鼠大腦神經元數量規模相當，典型運行功耗只需要350瓦-500瓦，同時也是目前國際上神經元規模最大的類腦計算機。
研究團隊負責人、浙江大學計算機科學與技術學院教授潘綱介紹說，類腦計算的特點在於存算一體、事件驅動、高度並行等。「類腦計算已被看作是解決人工智慧等計算難題的重要路徑之一。」
那麼，類腦計算機的這種高效能低功耗是如何實現的呢？項目研究骨幹馬德副教授說，大腦神經元的工作機理是鉀離子鈉離子的流入流出導致細胞膜電壓變化，從而傳遞信息，「可以簡單理解為，一個神經元接受輸入脈衝，導致細胞體的膜電壓升高，當膜電壓達到特定閾值時，會發出一個輸出脈衝到軸突，並通過突觸傳遞到後續神經元，從而改變其膜電壓，實現信息的傳遞。」
這裡很重要的一點是異步運行，也就是信號來的時候啟動，沒有信號就不運行。類腦晶片的工作原理就類似於生物的神經元行為，通過脈衝傳遞信號，這樣就能實現高度並行，效率提升。
特點 打造專門作業系統 資源統一調度管理
有了硬體，還得有軟體。項目研究骨幹金孝飛介紹，每顆晶片上有15萬個神經元，每4顆晶片做成一塊板子，若干塊板子再連接起來成為一個模塊。這臺類腦計算機就是這樣像搭積木一樣搭起來的。
說起來容易，可要讓這麼多神經元能夠互聯並且可拓展，從而實現高效的聯動組合，同時要把雜亂無章的信息流有序分配到對應的功能腦區，可沒那麼簡單。
為此，科研人員專門研發了一個面向類腦計算機的類腦作業系統——達爾文類腦作業系統（DarwinOS）。
這款達爾文類腦作業系統實現了對異構計算資源的統一調度和管理，為大規模脈衝神經網絡計算任務提供運行和服務平臺。
目前，浙江大學與之江實驗室的科研人員基於Darwin Mouse類腦計算機已經實現了多種智能任務。
展望 體積縮小指日可待 還會變得更加智能
1946年誕生的世界第一臺計算機重達28噸，運算速度為每秒5000次的加法運算，然而在以後的70多年裡，計算機技術飛速發展。類腦計算機的發展速度很有可能也會令人驚訝。
科學家們表示，隨著達爾文晶片及其他硬體的不斷迭代升級，體積縮小將指日可待。未來類腦計算機或將植入手機、機器人，產生新的智能服務體驗。
與硬體上的更新相比，如何讓類腦計算機變得更聰明，是科學家們下一步研究的重點。
目前市面上的傳感器輸入的信號還是以數字為主，想應用到Darwin Mouse類腦計算機上，要加一個編碼層，將信號轉換為脈衝式的。而在這個過程中，信息有丟失和損傷，會在一定程度上降低計算機的功效。如果能解決這個問題，類腦計算機就能變得更加智能。
科學家希望隨著神經科學發展和類腦計算機系統軟體、工具鏈及算法的成熟，有朝一日能讓類腦計算機通用化，真正像大腦一樣高效工作。潘綱說:「我們希望能夠像生物進化一樣，不斷讓達爾文系列類腦計算機朝著人類智能的方向發展，以超低功耗提供更強的人工智慧。」
據人民日報客戶端
名詞
類腦計算
據介紹，類腦計算指用硬體及軟體模擬大腦神經網絡的結構與運行機制，構造一種全新的人工智慧系統。這是一種顛覆傳統計算架構的新型計算模式，被視為解決人工智慧等領域計算難題的重要路徑之一。類腦計算機工作原理類似於生物的神經元行為，信號來時啟動，沒有信號就不運行，相較於傳統計算機能降低能耗、提升效率。
據新華社電