IBM研製新一代芯片可模擬大腦認知能力

電腦領域的王者IBM（圖）

IBM研究人員日前研製出新一代計算機芯片，能夠模擬大腦認知和活動等能力。

IBM第一代神經突觸(neurosynaptic)計算機芯片徹底不一樣於計算機設計與製造的傳統理念，它們經過先進算法和硅電路，再現了發生於大腦等生物系統中神經細胞和突觸之間的現象。研究人員已經制造出兩個這樣的芯片模型，目前正在進行測試。

用這種芯片造出來的系統被稱爲「認知計算機」，它們沒法像傳統計算機同樣進行編程，但能夠經過積累經驗進行學習，發現事物之間的相互聯繫，模擬大腦結構和 突觸可塑性。爲了作到這一點，IBM將納米科學、神經科學和超級計算機原理融入一個爲期多年的認知計算系統開發項目中。

IBM及其高校合做夥伴同時還宣佈，美國國防高級研究計劃局(DARPA)向他們提供了大約2100萬美圓經費，用以展開SyNAPSE項目第二階段研發 工做。SyNAPSE項目的目標是開發一種先進系統，不只能夠同時分析來自多個感受形態的信息，並且還能動態地融入環境進行互動。

IBM  研究實驗室項目關注達曼德拉·摩德哈(Dharmendra  Modha)說：「這是一個重要計劃，將探究統治計算機結構五十餘年的馮·諾依曼體系之外的領域。計算機的將來應用會對功能性提出愈來愈高的要求，而當今 計算機體系則沒法有效解決這個問題。這些芯片是計算機從計算器轉化爲學習系統的重要一步。」(軒辰)

技術帝IBM今天宣佈它們正在研發一種具備革命性的新一代計算機芯片，在這種新芯片加持下，終結者T-800同窗將再也不只是電影人物，而頗有可能成爲現實。

IBM將這種芯片稱之爲neurosynaptic，不一樣於現有芯片，neurosynaptic經過先進算法和硅電路，模擬發生於大腦等生物系統中神經 細胞和突觸之間的現象，進行認知並積累學習。簡單來講，就是這種芯片是模擬成一個大腦，而且完成大腦的各類功能。一旦成功，統治計算機結構至今馮·諾依曼 體系將會完全被顛覆。

鑑於這種芯片的吸引力實在太大，因此美帝已經着力推動這件事。美國國防高級研究計劃局已經投入2100萬美圓供IBM及其合做高校進行 neurosynaptic第二期的研究工做。或許在不久未來，咱們所熟悉那些的科幻電影情節將再也不是科幻，嗯，貌似是好仍是壞還真難給個定論。

IBM做爲計算機行業的領軍企業，已成功馳騁65餘載，現在它又再創了一個電子大腦——人工智能仿生芯片。  

Big  Blue今天宣佈，在四所大學和國防高級研究計劃局（DARPA）的協助下，他們研製了一款模擬大腦信息處理方式的計算機芯片的基礎設計。

IBM的這款仿生芯片，旨在模擬人類大腦功能，具有現在計算機還不能像人同樣處理信息的功能如意識、感知、交互、識別等。

Dharmendra  Modha是DARPA此項目的主要研究者，他同時兼任美國加利福尼亞州聖何塞IBM研究中心的研究員。Dharmendra  Modha在採訪中說：「這種芯片，將會成爲新一代超級計算機的種子，將結合神經科學和納米技術。咱們今天的計算機其實更像一個大的計算器，而此項研究的 目標，就是讓它更像人類的大腦，這是大相徑庭的。」

該芯片必然致使商業智能化，也必將顛覆傳統計算模式，用人工大腦的思惟來統佔和取代信息時代。最終的應用程序將會對商業、政府、科學具備巨大的影像。根據這種芯片設計出來的電腦，能夠更好地處理現實世界的問題，這是當今的「計算器」遠遠達不到的。

IBM在2008年9月就曾宣佈該項目的啓動，並於2009年達到了第一個里程碑。現在，研究人員已成功完成第一期工程，即設計一個基本的計算單元，能夠不斷重複複製來搭建仿生計算機的初步架構。

這種新的計算單位或核心與大腦相似，仿生芯片有「神經元」，或者說是數字信息處理器；「突觸」是學習和記憶的基礎；「軸突」即數據通路能夠鏈接計算機各組織。

這雖然聽起來很簡單，但與現在的大多數電腦都徹底不一樣。如今被命名爲計算機的是創建在馮諾依曼架構的基礎之上，特別是在「馮諾依曼瓶頸」之下，IBM的創想更值得人期待。

仿生處理器集成內存運行速度並不快，發送數據大概在10Hz左右，遠遠被今天5000Hz的電腦拋在後面。可是！人類的大腦是無數多任務同時開展的，這是 至關可怕的。同時在各個方向上發送信號，大腦的10億個神經元和10萬億個鏈接（突觸）加在一塊兒計算，產生的能量是至關巨大的。

IBM就但願效仿這一大腦結構建立全新的芯片。

該研究小組目前已創建起第一批相似人腦的計算單元，由256個神經元，256×256個突觸和256個軸突構成。  換句話說，它已經擁有了處理器，內存和通訊的基本架構。  此外這種類人腦結構還有另外一個好處，運行功耗低，並且在不使用時還能夠實現部分關閉。另外這些新的芯片將不會以傳統的方式進行編程。  基於它的認知計算機也有望實現學習經驗，尋找相關性，創建假設，記住和學習等能力。  因爲他們模仿大腦的「結構和突觸可塑性」，於是處理過程是分佈式和平行式的，而非集中和串行式。

這種IBM人工智能仿生芯片還能從新建立一種相似大腦中發生在神經元和突觸之間的「脈衝」現象。  於是其可以處理十分複雜的任務，好比玩Pong遊戲。目前已有兩個原型芯片被製造出來正在測試。研究人員也即將步入到第2個階段，建立一個計算機。  目標是建立一個不只能馬上經過多種感官分析複雜信息，並且能動態修正自身，與環境互動和識別周圍發生的事情的計算機。

另外除了玩Pong遊戲，IBM的團隊還測試過該芯片解決導航，機器視覺，模式識別，聯想記憶以及分類等問題的能力。最終，IBM將把該計算單元徹底融入 到一個完整的硬件和軟件的集成系統中去。  Modha說，IBM但願創建一臺包含100億個神經元和100萬億個突觸的計算機。這比人類大腦的功都強大10倍以上。  另外Modha還預測，完整的系統只會消耗一千瓦的功率，並且將佔據不到兩升的量（咱們大腦的大小）。  相比之下，目前最快的IBM超級計算機藍色基因有147,456處理器，內存容量超過144T，有一個巨大的空調櫃那麼大，消耗超過2兆瓦的電力。

對於具體應用方面，IBM說可使用認知計算機經過傳感器網絡和微型電機網絡不斷記錄和報告數據如溫度，壓力，波高，聲學和海潮等來監測世界範圍內的供水情況。  而後，它還能夠在發生地震的狀況下發出海嘯警報。而這樣的任務傳統計算機根本不可能完成。

據悉，該項目是用DARPA捐贈的2100萬美圓建立的，包括六個IBM實驗室，四所大學（康乃爾大學，威斯康星大學，加州大學和哥倫比亞大學）以及一些 政府研究人員。雖然這個項目比較新，可是IBM自其1956年建立第一臺人腦模擬器（512個神經元）以來就一直在從事對類人腦計算機的研究。

IBM研究人員說：「若是一切順利，這將不是5％的飛躍。而是一個巨大的飛躍。  並且到如今爲止咱們也已經克服了巨大的可以想象到的困難。」

 

更多精彩內容請關注：
IBM虛擬化與雲計算官方微博
IBM虛擬化與雲計算官方網站