类脑计算机

2020年9月1日，浙江大学与之江实验室联合举办成果发布会，发布了我国首台基于自主知识产权类脑芯片的类脑计算机（Darwin Mouse）。该类脑计算机作为目前国际上神经元规模最大的类脑计算机，包含了792颗达尔文2代类脑芯片，可支持1.2亿脉冲神经元、近千亿神经突触，实现了与小鼠大脑相当数量规模的神经元，进而成功将运行功耗降低至350-500瓦。那么究竟什么是类脑计算机？为什么叫它类脑呢？

一、 什么是类脑计算机？

类脑计算机是一种通过模拟大脑神经网络运行，具备超大规模脉冲实时通信的新型计算机模型。它通过借鉴大脑进行信息处理的基本规律，在硬件实现与软件算法等多个层面，对现有的计算体系与系统做出了本质性的变革，以期实现在计算能耗、计算能力与计算效率等诸多方面的大幅改进，从而满足人们进行类脑器件研究的初衷，可在不影响性能的前提下，大大降低功耗，或者在相似功耗下，极大提高速度。

一、 为什么叫它类脑？

人类大脑是一个具有约1011个神经元和1015个突触的复杂网络结构，信息借助神经元以电信号的形式在神经细胞间进行传递，从而实现生物互联④。通过对大脑研究的不断深入，人们发现神经系统和数字系统之间具有巨大的相似性，脑神经系统可被理解为数字计算和模拟计算的混合计算系统，但却比计算机系统具有高度并行化、冗余设计的优越性。因此科学家们猜测将类似于神经元的处理元件像神经元一样相互联接，是否组成的系统就可以像生物神经网络一样,具有输入输出、储存、识别及模式回忆等功能。受这一想法启发，各国科研人员开启了“类脑”探索之旅，并开发出了很多新型的处理器、算法和系统集成架构，目前正在努力将其运用于新一代人工智能、大数据处理、人机交互等广泛的领域。

一、 如何做到类脑？

这是一个需要将脑科学与信息技术研究高度交叉和融合的过程，首先我们需要借助现有的脑科学研究技术去对大脑的基本单元（各类神经元和神经突触等）的功能及其连接关系（网络结构）进行深入研究和详细解读，然后在此基础上，研制出能够模拟神经元和神经突触功能的微纳光电器件，从而实现在有限的物理空间和功耗条件下构造出人脑规模的神经网络系统，最后通过对类脑计算机进行信息刺激、训练和学习，使其产生与人脑类似的智能，甚至涌现出自主意识，实现智能培育和进化等。

一、 类脑计算机的神奇之处？

目前，类脑计算机已可实现多种智能任务，在未来还将被应用于多种领域，渗透到我们生活的方方面面。它既可与各种掌上设备的智能终端以及汽车、飞行器、机器人等进行深度融合，使其具有更好的环境感知、交互、自主决策和控制能力，还可被用于教育、医疗、智能家居、公共安全等多个领域。但当前，无论是国内，还是国外，类脑计算研究的发展都还处在初级阶段，未来走向成熟仍需要在硬件、软件和算法三方面进行全方位的进步。

参考资料：

[1]浙江大学、之江实验室成功研制亿级神经元类脑计算机.之江实验室.2020.9.1.

[2]谢建群.大规模类脑模拟仿真计算机体系结构的研究.广东工业大学硕士学位论文.

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