類腦計算機：實現(xiàn)對大腦記憶信息的存取，構(gòu)造一種全新的AI系統(tǒng)

近日，中國浙江大學(xué)聯(lián)合之江實驗室共同研制成功了國內(nèi)首臺基于自主知識產(chǎn)權(quán)類腦芯片的類腦計算機（Darwin Mouse）。這臺類腦計算機包含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)，典型運行功耗只需要350-500瓦，同時它也是目前國際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計算機。類腦計算機通過模擬海馬體記憶機制，實現(xiàn)對大腦內(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，曾試圖賦予計算機更多的類人智能，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特征。不過，近年來，“類腦計算”卻從理念走向?qū)嵺`，正走出一條制造類人智能的新途徑。未來的計算機，或許真的越來越像人類“大腦”；實際上，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、模式識別、機器翻譯、機器學(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)的計算機愈發(fā)顯得“力不從心”，人們也開啟了比“曼哈頓計劃”更具挑戰(zhàn)性的“仿腦”和“造腦”計劃。所謂“類腦計算機”，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算系統(tǒng)。

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

類腦計算是一門綜合科學(xué)，它與生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)和電子工程等都有關(guān)系。根據(jù)英國《經(jīng)濟學(xué)人》雜志的報道，歐洲類腦計算的領(lǐng)軍人物、德國海德堡大學(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算機沒有的特征的新型計算系統(tǒng)。類腦計算是本世紀(jì)科學(xué)界的重大挑戰(zhàn)之一，是目前計算機科學(xué)和人工智能領(lǐng)域備受關(guān)注的重要課題。

人腦的功能非常強大，目前有許多仿真工作正在進(jìn)行，但在傳統(tǒng)計算機架構(gòu)上進(jìn)行神經(jīng)形態(tài)計算（也被稱為脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的能耗非常高。事實上，微電子和生物大腦作為信息處理的物理平臺，本身都是高能效的，因此構(gòu)建新型計算機結(jié)構(gòu)意義重大；更重要的是，神經(jīng)形態(tài)計算系統(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。

美國IBM于2014年開發(fā)出與人腦類似的TrueNorth系統(tǒng)，該系統(tǒng)運用扮演神經(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)，它的計算效率和可擴展性都遠(yuǎn)勝今天的電子計算機。不過，《麻省理工學(xué)院科技評論》的一篇報道中說，IBM的這一芯片沒有獨立的內(nèi)存和處理模塊，因為它的神經(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。

目前，類腦計算機這種新型的計算系統(tǒng)已引起國際社會的普遍關(guān)注，成為當(dāng)今科技的熱點問題。例如，美國、日本、德國、英國、中國、加拿大等先后推出腦科學(xué)研究計劃，希望搶占未來技術(shù)的制高點、掌握未來戰(zhàn)略的主動權(quán)。同時，許多科技企業(yè)紛紛推出類腦智能研究計劃，在以IBM、谷歌、微軟、科大訊飛等為代表的龍頭企業(yè)的推動下，類腦智能受到高度關(guān)注。中國著名學(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。
責(zé)編AJX