IBM公布仿人腦功能的芯片

　　IBM周四發(fā)表聲明稱，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(jì)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TrueNorth的微芯片擅長(zhǎng)完成模式識(shí)別和物體分類等繁瑣任務(wù)，而且功耗還遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)硬件。

　　TrueNorth微芯片(左)的熱成像圖

　　盡管沒有公布具體的發(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測(cè)試潛在系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并發(fā)現(xiàn)了該芯片技術(shù)的多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，比如大型超級(jí)計(jì)算機(jī)以及能夠探測(cè)海嘯或其他水生環(huán)境的水母型漂浮設(shè)備。

　　IBM阿爾馬登研究中心(AlmadenResearchCenter)研究員、腦靈感計(jì)算首席科學(xué)家哈門德拉•莫得哈(DharmendraModha)：“我們擁有極具野心的商業(yè)化目標(biāo)。”不過他也表示，TrueNorth不會(huì)取代傳統(tǒng)電腦芯片，他們是互補(bǔ)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(jī)和其它移動(dòng)設(shè)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(shè)計(jì)與紐約康奈爾大學(xué)(CornellUniversity)紐約校區(qū)的研究人員在一個(gè)項(xiàng)目上進(jìn)行了合作。自2008年以來，這一項(xiàng)目獲得了美國(guó)五角大樓高級(jí)計(jì)劃研究局的5300萬美元注資。

　　IBM稱，TrueNorth使用了54億個(gè)晶體管，比傳統(tǒng)PC處理器的四倍還多，產(chǎn)生的效果相當(dāng)于100萬個(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(nèi)核”(neurosynapticcores)的結(jié)構(gòu)。每一個(gè)這種結(jié)構(gòu)都能使用一種名為crossbar(交叉)的通訊模式來存儲(chǔ)、處理并向其它結(jié)構(gòu)傳輸數(shù)據(jù)。

　　IBM的莫得哈表示，每一個(gè)內(nèi)核都使用了事件驅(qū)動(dòng)(event-driven)設(shè)計(jì)，也就是說，它不會(huì)一直運(yùn)行，只有在需要的時(shí)候才會(huì)啟動(dòng)。這樣設(shè)計(jì)讓芯片更加節(jié)能。比如，一款標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)出類腦芯片所進(jìn)行一系列努力的最新進(jìn)展，傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)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(tǒng)芯片設(shè)計(jì)，IBM最新設(shè)計(jì)的芯片擁有一些新特點(diǎn)，比如大尺寸，使用了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字技術(shù)，而不是復(fù)雜的材料或生產(chǎn)工藝。

　　距離實(shí)用又進(jìn)一步

　　TrueNorth內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LawrenceBerkeleyNationalLaboratory)副主任霍斯特•西蒙(HorstSimon)指出：“高功率一直是阻礙大型計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)芯片架構(gòu)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之為“神經(jīng)形態(tài)”(neuromorphic)的自主芯片設(shè)計(jì)。一旦對(duì)應(yīng)可工作的設(shè)備開發(fā)出來，工程師們就需要面對(duì)一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)：說服程序員學(xué)習(xí)新方法開發(fā)有用的軟件。

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

　　但也有業(yè)內(nèi)專家表示，現(xiàn)在還無法確定哪家公司在模擬人腦芯片市場(chǎng)占據(jù)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(rèn)為，類似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(jié)構(gòu)需要經(jīng)歷多年的研究過程。