近日，浙江大學(xué)聯(lián)合之江實(shí)驗(yàn)室共同研制成功了我國首臺類腦計(jì)算機(jī)(Darwin Mouse)，該計(jì)算機(jī)采用自主知識產(chǎn)權(quán)的類腦芯片，實(shí)現(xiàn)了與小鼠大腦相當(dāng)?shù)纳窠?jīng)元數(shù)目。

據(jù)介紹，這臺類腦計(jì)算機(jī)包含792顆浙江大學(xué)研制的達(dá)爾文2代類腦芯片，支持1.2億脈沖神經(jīng)元、近千億神經(jīng)突觸，與小鼠大腦神經(jīng)元數(shù)量規(guī)模相當(dāng)，典型運(yùn)行功耗只需要350-500瓦，同時(shí)它也是目前國際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計(jì)算機(jī)。

與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還研制了專門面向類腦計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)——達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)(DarwinOS)，實(shí)現(xiàn)對類腦計(jì)算機(jī)硬件資源的有效管理與調(diào)度，支撐類腦計(jì)算機(jī)的運(yùn)行與應(yīng)用。

類腦計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有何不同?

據(jù)了解，我們目前所使用的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)是基于馮·諾依曼架構(gòu)，該架構(gòu)在數(shù)值計(jì)算上有優(yōu)勢，它是以數(shù)字加減乘除的方式來進(jìn)行信息架構(gòu)。

但這種架構(gòu)面臨數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能算法時(shí)就力不從心了，這種架構(gòu)制約了以大數(shù)據(jù)為代表的的計(jì)算性能提升。

如何突破現(xiàn)有計(jì)算運(yùn)行方式導(dǎo)致的計(jì)算機(jī)瓶頸?這需要一種全新的計(jì)算架構(gòu)。

浙江大學(xué)研制成功達(dá)爾文1代和達(dá)爾文2代類腦計(jì)算芯片，用芯片去模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能機(jī)制，在圖像、視頻、自然語言的模糊處理中具有優(yōu)勢。神經(jīng)元在傳遞信息時(shí)重要的一點(diǎn)是異步運(yùn)行，也就是信號來的時(shí)候啟動，沒有信號就不運(yùn)行。類腦芯片的工作原理就類似于生物的神經(jīng)元行為，通過脈沖傳遞信號，這樣就能實(shí)現(xiàn)高度并行，效率提升。

軟硬結(jié)合，擁有腦一樣“思考”的能力

為了發(fā)揮類腦芯片的強(qiáng)大性能，還得有軟件配合。為此，科研人員專門研發(fā)了一個(gè)面向類腦計(jì)算機(jī)的類腦操作系統(tǒng)——DarwinOS。

這款達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)面向馮·諾依曼架構(gòu)與神經(jīng)擬態(tài)架構(gòu)的混合計(jì)算架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對異構(gòu)計(jì)算資源的統(tǒng)一調(diào)度和管理，為大規(guī)模脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算任務(wù)提供運(yùn)行和服務(wù)平臺。

在強(qiáng)大的軟硬件共同支持下，這臺類腦計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種智能任務(wù)，據(jù)了解，這臺計(jì)算機(jī)已經(jīng)在抗洪搶險(xiǎn)場景中，作為智能中樞派上用場，可以協(xié)同多個(gè)機(jī)器人工作，例如語音識別、目標(biāo)檢測、路徑規(guī)劃等，就像一個(gè)抗洪總指揮一樣。

下一步，類腦計(jì)算機(jī)將如何“進(jìn)化”?

雖然這臺Darwin Mouse類腦計(jì)算機(jī)看起來已經(jīng)非常強(qiáng)大，但它仍處于類腦計(jì)算研究的初級階段，無論從規(guī)模還是智能化程度上都與真正的人類大腦還有很大的差距，但這臺國產(chǎn)化基于自主研發(fā)芯片實(shí)現(xiàn)的類腦計(jì)算機(jī)為研究人員提供一個(gè)工具和平臺，從而加速這一領(lǐng)域的算法驗(yàn)證、應(yīng)用開發(fā)、穩(wěn)定性提升等各項(xiàng)研究工作。