浙大學生團隊再創奇蹟！成功研發「類腦計算機」，極似生物的大腦

2020-09-10 奇點使者

據說，科學家最早研發計算機的目的就是製作一臺能夠模仿人類大腦運行的機器，但後來計算機以馮諾依曼體系為架構後，計算機逐漸發展出了強大的運算能力，但依然無法類似人腦那樣運作。隨著近些年人工智慧技術的興起，類腦計算機的概念重新得到科學家的關注。



根據報導，近期杭州召開了一次重大成果新聞發布會，發布會展示了由浙江大學和之江實驗室共同努力研發的億級神經元類腦計算機。據悉這是我國第一臺自主研發的類腦計算機，是中國類腦計算歷史上的一個裡程碑。那麼這臺計算機有何特點？什麼是類腦計算？



現有的計算機架構遇到了什麼樣的發展瓶頸？

上個世紀40年代，被後人譽為「計算機之父」的馮·諾依曼與團隊研發出世界上第一臺計算機，之後發展起來的計算機大多都採用馮·諾伊曼架構。這種架構的優勢在於數值計算，而且隨著晶片集成程度的增加計算能力不斷得到提高。關注電子產品的朋友應該聽過摩爾定理，這個定理指出晶片上集成的半導體一定周期後就會翻一倍，這才出現了超大集成電路。



然而近些年來有不少科學家認為摩爾定理的局限性已經逐漸顯露出來，人類在晶片上集成半導體的能力已經接近頂峰。然而現代計算機依然存在高功耗、存儲牆等問題。所謂的存儲牆指的是計算機的信息和計算是分開進行的，因此信息在傳輸過程中不但會消耗功率，還會造成一定的時間延遲，導致計算機無法跑得動大數據。

這是一臺什麼樣的計算機？

從外形上來看，這臺名為「Darwin Mouse」的類腦計算機和上世紀的六七十年代的計算機相仿，它由3個高約1.6米的標準機櫃組成，外殼是黑色的，運行時裡面的信號燈一直在閃爍，如果靠近聽似乎能夠聽到裡面脈衝信號的聲音。



眾所周知，計算機的關鍵部件是晶片，而Darwin Mouse配備了浙江大學自主研發的2代達爾文類腦晶片，它所支持的大腦脈衝規模和小鼠的大腦脈衝規模相似，而且一般運行的功耗最多只需要500瓦。此外，計算機還需要作業系統，大多數人用的計算機裝的是微軟公司的Windows系統，而Darwin Mouse用的同樣是該團隊研發的達爾文類腦作業系統Darwin OS。

什麼是類腦計算？如何突破傳統計算模式的瓶頸？

所謂的類腦計算指的是利用硬體和軟體結合的方式來模仿人腦神經網絡的結構和運行機制，以此形成一個類腦運作的新型智能系統。類腦計算被認為是能夠突破傳統計算機發展瓶頸的重要方式，因為生物的大腦可以根據環境情況做出智能的反應行為，比如根據外界聲音來判斷情況、根據視覺來判斷獵物的位置等等。



仿生物大腦來研發類腦計算還有一個明顯的優勢，那就是功耗非常低。以自然界的昆蟲為例，它們的大腦非常小，但是其中存在著不少於100萬個神經元。而昆蟲所需要的能量相對於人類來說十分少，但它們依然能夠進行氣味辨別、導航、躲避障礙物等智能行為。

類腦計算機的問世為科研工作帶來什麼幫助？

類腦計算機將帶來顛覆傳統計算機的運算方式，它能以低功耗、高智能的方式完成科研中的信息處理和決策制定的問題。和超級計算機比起來，雖然類腦計算機的運算能力稍微遜色，但是它所擁有的智能分析勝於超級計算機，這也是未來科學家在科研工作中所需要的一種輔助。



中國已經研發出了屬於自己的類腦計算機，而且是目前世界上神經元規模最大的類腦計算機，這說明我國在科技創新方面的宣傳、投入是有效的。但要實現真正的仿生物大腦，人類還有很多困難需要克服。

資料來源

澎湃網 9月1日 《中國科學家成功研製全球神經元規模最大的類腦計算機》

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