類腦計(jì)算機(jī)：實(shí)現(xiàn)對(duì)大腦記憶信息的存取，構(gòu)造一種全新的AI系統(tǒng)

近日，中國(guó)浙江大學(xué)聯(lián)合之江實(shí)驗(yàn)室共同研制成功了國(guó)內(nèi)首臺(tái)基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)類腦芯片的類腦計(jì)算機(jī)（Darwin Mouse）。這臺(tái)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(guó)際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計(jì)算機(jī)。類腦計(jì)算機(jī)通過模擬海馬體記憶機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)大腦內(nèi)部記憶信息的存取，構(gòu)造一種全新的人工智能系統(tǒng)。

發(fā)軔于1956年的人工智能，曾試圖賦予計(jì)算機(jī)更多的類人智能，但至今仍未成功，更談不上具有自主學(xué)習(xí)、想象創(chuàng)造等人類智能的高級(jí)特征。不過，近年來，“類腦計(jì)算”卻從理念走向?qū)嵺`，正走出一條制造類人智能的新途徑。未來的計(jì)算機(jī)，或許真的越來越像人類“大腦”；實(shí)際上，人腦本身就是許多智能技術(shù)解決問題的靈感來源，它們通過機(jī)器學(xué)習(xí)，特別是深度學(xué)習(xí)來解決問題。

隨著圖像處理、模式識(shí)別、機(jī)器翻譯、機(jī)器學(xué)習(xí)、信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘等一系列以智能為核心的應(yīng)用加速興起，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)愈發(fā)顯得“力不從心”，人們也開啟了比“曼哈頓計(jì)劃”更具挑戰(zhàn)性的“仿腦”和“造腦”計(jì)劃。所謂“類腦計(jì)算機(jī)”，就是指仿真、模擬和學(xué)習(xí)借鑒人腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程，構(gòu)建出具有學(xué)習(xí)能力的超低功耗新型計(jì)算系統(tǒng)。

類腦計(jì)算系統(tǒng)是借鑒人腦信息處理方式，打破“馮·諾依曼”架構(gòu)束縛，適于實(shí)時(shí)處理非結(jié)構(gòu)化信息、具有自主學(xué)習(xí)能力的超低功耗新型計(jì)算系統(tǒng)。它將引領(lǐng)一次智能革命，必將在各個(gè)領(lǐng)域極大地拓展人類的智力活動(dòng)范疇。類腦計(jì)算將引領(lǐng)一次智能革命，必將在各個(gè)領(lǐng)域極大拓展人類的智力活動(dòng)范疇。類腦計(jì)算系統(tǒng)是人工通用智能的基石，是智能機(jī)器人的核心，擁有極為廣闊的應(yīng)用前景。

類腦計(jì)算是一門綜合科學(xué)，它與生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子工程等都有關(guān)系。根據(jù)英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志的報(bào)道，歐洲類腦計(jì)算的領(lǐng)軍人物、德國(guó)海德堡大學(xué)的物理學(xué)家卡爾海因茨·梅爾教授認(rèn)為，類腦計(jì)算的終極目標(biāo)是開發(fā)出一種具備部分、甚至全部人腦擁有而普通計(jì)算機(jī)沒有的特征的新型計(jì)算系統(tǒng)。類腦計(jì)算是本世紀(jì)科學(xué)界的重大挑戰(zhàn)之一，是目前計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能領(lǐng)域備受關(guān)注的重要課題。

人腦的功能非常強(qiáng)大，目前有許多仿真工作正在進(jìn)行，但在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)架構(gòu)上進(jìn)行神經(jīng)形態(tài)計(jì)算（也被稱為脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的能耗非常高。事實(shí)上，微電子和生物大腦作為信息處理的物理平臺(tái)，本身都是高能效的，因此構(gòu)建新型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)意義重大；更重要的是，神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)的信息處理方式與人腦類似，是發(fā)展感知認(rèn)知、自主學(xué)習(xí)等新型智能的基礎(chǔ)平臺(tái)。

美國(guó)IBM于2014年開發(fā)出與人腦類似的TrueNorth系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用扮演神經(jīng)元角色的模塊化芯片。TrueNorth芯片并沒有采用“馮·諾依曼”架構(gòu)，而是模仿了人類大腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，它的計(jì)算效率和可擴(kuò)展性都遠(yuǎn)勝今天的電子計(jì)算機(jī)。不過，《麻省理工學(xué)院科技評(píng)論》的一篇報(bào)道中說，IBM的這一芯片沒有獨(dú)立的內(nèi)存和處理模塊，因?yàn)樗纳窠?jīng)元和突觸將這兩種功能交織在一起。與傳統(tǒng)的微處理器對(duì)比，這種新型芯片在處理數(shù)據(jù)方面要遜色一些，但是它在處理圖像、聲音和其它感官數(shù)據(jù)上都更有優(yōu)勢(shì)。

目前，類腦計(jì)算機(jī)這種新型的計(jì)算系統(tǒng)已引起國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注，成為當(dāng)今科技的熱點(diǎn)問題。例如，美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、加拿大等先后推出腦科學(xué)研究計(jì)劃，希望搶占未來技術(shù)的制高點(diǎn)、掌握未來戰(zhàn)略的主動(dòng)權(quán)。同時(shí)，許多科技企業(yè)紛紛推出類腦智能研究計(jì)劃，在以IBM、谷歌、微軟、科大訊飛等為代表的龍頭企業(yè)的推動(dòng)下，類腦智能受到高度關(guān)注。中國(guó)著名學(xué)者周海中教授曾經(jīng)說過：“在腦科學(xué)中，誰能拔得頭籌，就能率先奪得未來話語權(quán)?！弊罱K結(jié)果如何，人們將拭目以待。
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