IBM的研究人員已開發(fā)出一款芯片，相對(duì)于以往產(chǎn)品能更好地模擬人腦。這一研究成果已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

IBM在這篇論文中表示，該公司利用傳統(tǒng)的硅芯片制造工藝開發(fā)了一款“神經(jīng)突觸處理器”，能像傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣處理高度復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，同時(shí)能耗不超過普通的助聽器電池。

這一芯片由54億個(gè)晶體管組成，比英特爾(32.6, -0.08, -0.24%)至強(qiáng)處理器中使用的晶體管數(shù)量多10億個(gè)。

IBM的研究人員在這款芯片中設(shè)計(jì)了由4096個(gè)神經(jīng)突觸核心構(gòu)成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)核心都包含計(jì)算、存儲(chǔ)，以及與芯片其他部分通信的元件。這些核心可以并行運(yùn)行。

IBM表示，多個(gè)此類芯片可以無縫地互聯(lián)，從而形成神經(jīng)突觸超級(jí)計(jì)算機(jī)。IBM已經(jīng)使用了16塊芯片開發(fā)了一臺(tái)這種超級(jí)計(jì)算機(jī)。

這一新設(shè)計(jì)有可能變革傳統(tǒng)計(jì)算技術(shù)。自上世紀(jì)40年代以來，基于馮·諾依曼架構(gòu)的計(jì)算機(jī)一直沒有太大改變。馮·諾依曼計(jì)算機(jī)將程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存之中。

與此不同，這一名為TrueNorth的芯片依靠神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能像人腦一樣去探測(cè)并識(shí)別模式。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)你的大腦發(fā)現(xiàn)與字母不同部分相關(guān)聯(lián)的模式時(shí)，能夠?qū)⑦@些字母關(guān)聯(lián)在一起，從而識(shí)別出單詞和整句。

對(duì)于計(jì)算技術(shù)長(zhǎng)期存在的一大問題，這一芯片很可能將取得突破。目前的計(jì)算機(jī)能很好地進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算或閱讀單詞，但無法理解內(nèi)容的含義，或識(shí)別及歸類物體。而人腦可以很容易地完成這些工作。利用一段視頻，IBM測(cè)試了這種芯片能否識(shí)別人物、汽車、卡車和巴士，而結(jié)果非常成功。

關(guān)于復(fù)雜度，這款芯片集成了100萬個(gè)神經(jīng)元，與普通蜜蜂的大腦水平相當(dāng)。而人腦平均包含1000億個(gè)神經(jīng)元。但隨著時(shí)間推移，這一技術(shù)可被用于開發(fā)具有理解能力的計(jì)算機(jī)。

目前，這款芯片每秒每瓦可實(shí)現(xiàn)460億次神經(jīng)突觸操作，這一指標(biāo)是為了與傳統(tǒng)芯片進(jìn)行對(duì)比。衡量傳統(tǒng)芯片性能的一個(gè)主要指標(biāo)為每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)。目前，最節(jié)能的超級(jí)計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)45億次的每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)。

IBM的研究人員在論文中表示，類似TrueNorth的芯片將可以與傳統(tǒng)系統(tǒng)配合使用，從而充分發(fā)揮其能力解決問題。這樣的系統(tǒng)也可能匹敵當(dāng)前的超級(jí)計(jì)算機(jī)，被用于與智能手機(jī)類似大小的設(shè)備，同時(shí)有著更低的能耗。

這一項(xiàng)目獲得了美國(guó)國(guó)防部研發(fā)部門DARPA的資助。IBM與Cornell Tech以及iniLabs進(jìn)行了合作。(維金)