IBM公布仿人腦功能的芯片

　　IBM周四發(fā)表聲明稱(chēng)，該公司已經(jīng)研制出一款能夠模擬人腦神經(jīng)元、突觸功能以及其他腦功能的微芯片，從而完成計算功能，這是模擬人腦芯片領(lǐng)域所取得的又一大進(jìn)展。IBM表示，這款名為T(mén)rueNorth的微芯片擅長(cháng)完成模式識別和物體分類(lèi)等繁瑣任務(wù)，而且功耗還遠低于傳統硬件。

　　TrueNorth微芯片(左)的熱成像圖

　　盡管沒(méi)有公布具體的發(fā)布時(shí)間，但IBM正在與多個(gè)潛在合作伙伴商討將該芯片推向市場(chǎng)的方法。IBM曾經(jīng)將多塊TrueNorth微芯片連接在一起用來(lái)測試潛在系統設計，并發(fā)現了該芯片技術(shù)的多個(gè)應用領(lǐng)域，比如大型超級計算機以及能夠探測海嘯或其他水生環(huán)境的水母型漂浮設備。

　　IBM阿爾馬登研究中心(AlmadenResearchCenter)研究員、腦靈感計算首席科學(xué)家哈門(mén)德拉•莫得哈(DharmendraModha)：“我們擁有極具野心的商業(yè)化目標。”不過(guò)他也表示，TrueNorth不會(huì )取代傳統電腦芯片，他們是互補的關(guān)系。

　　三星制造

　　TrueNorth微芯片由三星電子為IBM生產(chǎn)，使用了三星為生產(chǎn)智能機和其它移動(dòng)設備微處理器所使用的相同制造技術(shù)。IBM就該芯片的底層設計與紐約康奈爾大學(xué)(CornellUniversity)紐約校區的研究人員在一個(gè)項目上進(jìn)行了合作。自2008年以來(lái)，這一項目獲得了美國五角大樓高級計劃研究局的5300萬(wàn)美元注資。

　　IBM稱(chēng)，TrueNorth使用了54億個(gè)晶體管，比傳統PC處理器的四倍還多，產(chǎn)生的效果相當于100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元和2.56億個(gè)突觸。它們被分成了4096個(gè)名為“神經(jīng)突觸內核”(neurosynapticcores)的結構。每一個(gè)這種結構都能使用一種名為crossbar(交叉)的通訊模式來(lái)存儲、處理并向其它結構傳輸數據。

　　IBM的莫得哈表示，每一個(gè)內核都使用了事件驅動(dòng)(event-driven)設計，也就是說(shuō)，它不會(huì )一直運行，只有在需要的時(shí)候才會(huì )啟動(dòng)。這樣設計讓芯片更加節能。比如，一款標準微處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為設計出類(lèi)腦芯片所進(jìn)行一系列努力的最新進(jìn)展，傳統芯片設計已經(jīng)難以再取得重大突破。這一研究已經(jīng)發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上的論文中。相比傳統芯片設計，IBM最新設計的芯片擁有一些新特點(diǎn)，比如大尺寸，使用了標準數字技術(shù)，而不是復雜的材料或生產(chǎn)工藝。

　　距離實(shí)用又進(jìn)一步

　　TrueNorth內部結構圖

　　美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室(LawrenceBerkeleyNationalLaboratory)副主任霍斯特•西蒙(HorstSimon)指出：“高功率一直是阻礙大型計算機發(fā)展的最主要因素。而這種微芯片則讓我們相信，我們正站在計算機芯片架構發(fā)生徹底變革的十字路口。”

　　除IBM外，芯片巨頭英特爾、高通等公司也擁有了被工程師稱(chēng)之為“神經(jīng)形態(tài)”(neuromorphic)的自主芯片設計。一旦對應可工作的設備開(kāi)發(fā)出來(lái)，工程師們就需要面對一項十分艱巨的任務(wù)：說(shuō)服程序員學(xué)習新方法開(kāi)發(fā)有用的軟件。

　　IBM已經(jīng)在嘗試解決這些困難，并正在開(kāi)發(fā)一款特殊的編程語(yǔ)言和工具套裝來(lái)模擬TrueNorth芯片的工作流程。長(cháng)期參與合作項目的康奈爾大學(xué)電氣和計算機工程學(xué)教授哈吉特•馬諾哈爾(RajitManohar)指出：“與其他公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的多種神經(jīng)形態(tài)系統相比，這項技術(shù)距離實(shí)用又進(jìn)了一步。”

　　但也有業(yè)內專(zhuān)家表示，現在還無(wú)法確定哪家公司在模擬人腦芯片市場(chǎng)占據了領(lǐng)先地位。人腦啟發(fā)軟件公司Numenta創(chuàng )始人杰夫•霍金斯(JeffHawkins)便是其中之一。

　　霍金斯認為，類(lèi)似TrueNorth這樣的二元芯片終將讓位于能夠更有效地模擬出人腦聯(lián)系功能的芯片產(chǎn)品，找到正確的神經(jīng)元結構需要經(jīng)歷多年的研究過(guò)程。