我國科學(xué)家成功研制全球神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計(jì)算機(jī)：可“意念”打字輸入

從浙江大學(xué)官方獲悉，近日，浙江大學(xué)聯(lián)合之江實(shí)驗(yàn)室共同研制成功了我國首臺基于自主知識產(chǎn)權(quán)類腦芯片的類腦計(jì)算機(jī)（Darwin Mouse）。

據(jù)介紹，這臺類腦計(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)它也是目前國際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計(jì)算機(jī)。

與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還研制了專門面向類腦計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)——達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)（DarwinOS），實(shí)現(xiàn)對類腦計(jì)算機(jī)硬件資源的有效管理與調(diào)度，支撐類腦計(jì)算機(jī)的運(yùn)行與應(yīng)用。

目前的計(jì)算機(jī)都采用以數(shù)值計(jì)算見長的馮·諾依曼架構(gòu)，也就是以數(shù)字加減乘除的方式來進(jìn)行信息架構(gòu)。

隨著摩爾定理逐漸失效，馮·諾依曼架構(gòu)帶來的局限日益明顯，存儲(chǔ)墻、功耗墻、智能提升等問題，讓當(dāng)前計(jì)算機(jī)發(fā)展面臨重大挑戰(zhàn)。

如何突破現(xiàn)有計(jì)算運(yùn)行方式導(dǎo)致的計(jì)算機(jī)瓶頸？

全球科學(xué)家們再次將目光瞄準(zhǔn)到模仿生物大腦這個(gè)最初的夢想，通過模擬人腦結(jié)構(gòu)與運(yùn)算機(jī)制來發(fā)展新的計(jì)算技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)高能效與高智能水平的計(jì)算。

2015年和2019年浙江大學(xué)分別研制成功達(dá)爾文1代和達(dá)爾文2代類腦計(jì)算芯片，用芯片去模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能機(jī)制，在圖像、視頻、自然語言的模糊處理中具有優(yōu)勢。

而這次的成果是將792顆我國自主產(chǎn)權(quán)的達(dá)爾文2代類腦計(jì)算芯片集成在3臺1.6米高的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)箱中，形成了一臺強(qiáng)大的機(jī)架式類腦計(jì)算機(jī)。

項(xiàng)目研究骨干金孝飛介紹，每顆芯片上有15萬個(gè)神經(jīng)元，每4顆芯片做成一塊板子，若干塊板子再連接起來成為一個(gè)模塊。這臺類腦計(jì)算機(jī)就是這樣像搭積木一樣搭起來。

目前，浙江大學(xué)與之江實(shí)驗(yàn)室的科研人員基于Darwin Mouse類腦計(jì)算機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多種智能任務(wù)。

研究者將類腦計(jì)算機(jī)作為智能中樞，實(shí)現(xiàn)抗洪搶險(xiǎn)場景下多個(gè)機(jī)器人的協(xié)同工作，涉及到語音識別、目標(biāo)檢測、路徑規(guī)劃等多項(xiàng)智能任務(wù)的同時(shí)處理，以及機(jī)器人間的協(xié)同。

同時(shí)，還用類腦計(jì)算機(jī)模擬了多個(gè)不同腦區(qū)，建立了丘腦外側(cè)膝狀核的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，仿真了不同頻率閃動(dòng)的視覺刺激時(shí)該腦區(qū)神經(jīng)元的周期性反應(yīng)；

借鑒海馬體神經(jīng)環(huán)路結(jié)構(gòu)和神經(jīng)機(jī)制構(gòu)建了學(xué)習(xí)-記憶融合模型，實(shí)現(xiàn)音樂、詩詞、謎語等的時(shí)序記憶功能；

實(shí)現(xiàn)了腦電信號的穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位實(shí)時(shí)解碼，可“意念”打字輸入。

浙江大學(xué)和之江實(shí)驗(yàn)室研究員的目標(biāo)是，希望隨著神經(jīng)科學(xué)發(fā)展和類腦計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件、工具鏈及算法的成熟，有朝一日能夠讓類腦計(jì)算機(jī)像馮·諾依曼架構(gòu)計(jì)算機(jī)一樣通用化，真正像大腦一樣高效工作，與馮·諾依曼架構(gòu)并存與互補(bǔ)去解決不同的問題。