IBM公布仿人脑功能的芯片

IBM已经开发出一款微芯片,可在进行计算时模仿神经元和突触及大脑其他功能。

IBM公布仿人脑功能的芯片

TrueNorth微芯片(左)的热成像图

氧分子网科技讯 IBM周四发表声明称,该公司已经研制出一款能够模拟人脑神经元、突触功能以及其他脑功能的微芯片,从而完成计算功能,这是模拟人脑芯片领域所取得的又一大进展。IBM表示,这款名为TrueNorth的微芯片擅长完成模式识别和物体分类等繁琐任务,而且功耗还远低于传统硬件。

尽管没有公布具体的发布时间,但IBM正在与多个潜在合作伙伴商讨将该芯片推向市场的方法。IBM曾经将多块TrueNorth微芯片连接在一起用来测试潜在系统设计,并发现了该芯片技术的多个应用领域,比如大型超级计算机以及能够探测海啸或其他水生环境的水母型漂浮设备。

IBM阿尔马登研究中心(Almaden Research Center)研究员、脑灵感计算首席科学家哈门德拉•莫得哈(Dharmendra Modha):“我们拥有极具野心的商业化目标。”不过他也表示,TrueNorth不会取代传统电脑芯片,他们是互补的关系。

三星制造

TrueNorth微芯片由三星电子为IBM生产,使用了三星为生产智能机和其它移动设备微处理器所使用的相同制造技术。IBM就该芯片的底层设计与纽约康奈尔大学(Cornell University)纽约校区的研究人员在一个项目上进行了合作。自2008年以来,这一项目获得了美国五角大楼高级计划研究局的5300万美元注资。

IBM称,TrueNorth使用了54亿个晶体管,比传统PC处理器的四倍还多,产生的效果相当于100万个神经元和2.56亿个突触。它们被分成了4096个名为“神经突触内核”(neurosynaptic cores)的结构。每一个这种结构都能使用一种名为crossbar(交叉)的通讯模式来存储、处理并向其它结构传输数据。

IBM的莫得哈表示,每一个内核都使用了事件驱动(event-driven)设计,也就是说,它不会一直运行,只有在需要的时候才会启动。这样设计让芯片更加节能。比如,一款标准微处理器每平方厘米的功耗是50瓦到100瓦,而TrueNorth只有20毫瓦或千分之一瓦。

新款芯片是IBM为设计出类脑芯片所进行一系列努力的最新进展,传统芯片设计已经难以再取得重大突破。这一研究已经发表在了《科学》杂志上的论文中。相比传统芯片设计,IBM最新设计的芯片拥有一些新特点,比如大尺寸,使用了标准数字技术,而不是复杂的材料或生产工艺。

距离实用又进一步

IBM公布仿人脑功能的芯片

TrueNorth内部结构图

美国劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)副主任霍斯特•西蒙(Horst Simon)指出:“高功率一直是阻碍大型计算机发展的最主要因素。而这种微芯片则让我们相信,我们正站在计算机芯片架构发生彻底变革的十字路口。”

除IBM外,芯片巨头英特尔、高通等公司也拥有了被工程师称之为“神经形态”(neuromorphic)的自主芯片设计。一旦对应可工作的设备开发出来,工程师们就需要面对一项十分艰巨的任务:说服程序员学习新方法开发有用的软件。

IBM已经在尝试解决这些困难,并正在开发一款特殊的编程语言和工具套装来模拟TrueNorth芯片的工作流程。长期参与合作项目的康奈尔大学电气和计算机工程学教授哈吉特•马诺哈尔(Rajit Manohar)指出:“与其他公司已经开发出来的多种神经形态系统相比,这项技术距离实用又进了一步。”

但也有业内专家表示,现在还无法确定哪家公司在模拟人脑芯片市场占据了领先地位。人脑启发软件公司 Numenta创始人杰夫•霍金斯(Jeff Hawkins)便是其中之一。

霍金斯认为,类似TrueNorth这样的二元芯片终将让位于能够更有效地模拟出人脑联系功能的芯片产品,找到正确的神经元结构需要经历多年的研究过程。

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