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超级神经元模拟芯片将超越人脑计算模式

时间:2022-07-13 11:26来源:未知 作者:admin 点击:
(文章来源:中关村在线)        人脑的计算方式和传统 计算机 完全不同。在人脑中,神经元相当于处理器,一个成年人的大脑至少有数百亿个神经元,每个神经元都与其它神经元

(文章来源:中关村在线)
       人脑的计算方式和传统计算机完全不同。在人脑中,神经元相当于处理器,一个成年人的大脑至少有数百亿个神经元,每个神经元都与其它神经元相连,它们的连接处被称为突触,突触是人脑的存储器,用计算机术语来说,这是一个极其庞大的分布式计算系统。这种处理器与存储器紧密相连的结构,让人脑内的通信效率非常高。这里的效率并不单指计算速度,还包括对外部信息的感知能力。

TrueNorth的4096个核心之间就使用了类似于人脑的结构,每个核心包含了约120万个晶体管,其中负责数据处理和调度的部分只占掉少量晶体管,而大多数晶体管都被用作了数据存储、以及与其它核心沟通方面。在这4096个核心中,每个核心都有自己的本地内存,它们还能通过一种特殊的通讯模式与其它核心快速沟通,其工作方式非常类似于人脑神经元与突触之间的协同,只不过,化学信号在这里变成了电流脉冲。IBM把这种结构称为“神经突触内核架构”。

“不同于传统计算机的冯·诺伊曼架构,我们将处理器(神经元)与内存(突触)紧密结合在一起,能在并行计算中实现更高效的通信。”参与研发的IBM研究人员保罗·梅洛拉在论文里写道。

科幻电影中那些的天马行空的神经元计算机不同,TrueNorth是一颗非常“实在”的芯片,它由三星代工生产,完完全全使用市面上现成的半导体技术制成,芯片的主要成分是沙子(或者说硅),没有使用任何复杂的材料或生产工艺——换句话说,只要IBM愿意,三星可以像造Galaxy手机一样把它量产出来。

“这是一个非常干净、整洁的架构,他们迈出了正确的一步。”拥有“神经元芯片之父”头衔的加州技术研究所工程师、名誉教授卡佛·米德评价道。对于高性能处理器来说,阻挡摩尔定律继续前进的另一个拦路虎就是功耗。在这个方面,TrueNorth神经元芯片同样做出了表率。

和人脑一样,TrueNorth的每一个内核都使用了事件驱动设计,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,标准处理器每平方厘米的功耗是50到100瓦,而TrueNorth每平方厘米的芯片只会消耗20毫瓦或千分之一瓦的能量。

成人大脑的功耗和一只灯泡差不多,却比今天任何一台超级计算机都能更准确地识别语音和图像。参与新架构开发的IBM研究院科学家约翰·阿瑟说:“系统和芯片的架构设计尽可能效仿脑内的神经网络,因为大脑的架构效率非常高。”

IBM已经开发出一台神经元计算机原型,它搭载有16颗TrueNorth芯片,其性能足够实时处理视频。IBM对它进行了一系列测试,结果让人欣喜—— “神经突触内核架构”可以像普通处理器一样快速识别图像、区分场景,而消耗的能源要少得多。

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