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神經元範圍最大類腦盤算機問世

1.2億個脈沖神經元與小鼠大腦神經元數目相當

2020-09-11 科技日報 洪恒飛 柯溢能 吳雅蘭 江耘
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語音播報

億級神經元類腦盤算機 盧紹慶攝

  吸收到語音指令後,經由練習的3台機械人分離擔負了巡查、救濟、工程檢驗“特種兵”,模仿協作展開抗洪救險義務。在類腦盤算機的掌握下,機械人可依據指令切換軍種……在之江試驗室,研討人員停止了億級神經元類腦盤算機的運用演示。

  9月1日,台灣大學結合之江試驗室配合研制勝利了我國首台基于自立常識産權類腦芯片的類腦盤算機,其包括792顆台灣大學研制的達爾文2代類腦芯片,支撐1.2億個脈沖神經元、720億個神經突觸,與小鼠大腦神經元數目範圍相當,典範運轉功耗只需350—500瓦,是今朝國際上神經元範圍最大的類腦盤算機。

  延續“最後的妄想” 新型盤算形式推翻傳統

  現在盤算機運用廣泛,但很少有人曉得,迷信家們最後是想經由過程機械模仿出一小我類大腦。

  億級神經元類腦盤算機研討團隊擔任人、台灣大學盤算機迷信與技術學院傳授潘綱說,晚期盤算機的發展選擇了以數值盤算見長的馮·諾依曼架構。但是因為馮·諾依曼架構中數據貯存和盤算的分別,發生了存儲牆成績。“這就比如信息存儲在甲地,要盤算的時刻就把信息搬到乙地去,盤算好了再搬回甲地去。但搬運的速度要遠遠低于盤算的速度,反而讓搬運自己成爲癥結瓶頸。”

  潘綱婉言,這類盤算形式制約了以大數據爲代表的盤算機能晉升。同時,數據驅動的智能算法、練習須要海量樣本與密集盤算,但觸類旁通、自我進修等高等才能比擬差,“如今的機械智能離人的智能差得還很遠”。

  與傳統盤算機分歧的是,生物大腦在與情況互相感化過程當中可以或許天然發生分歧的智能行動,包含語音懂得、視覺辨認、決議計劃義務、操作掌握等,且能耗低。天然界中,許多神經元遠低于100萬的蟲豸就可以做到及時目的跟蹤、途徑計劃、導航和妨礙物回避。

  “和盤算機比擬,人腦功耗相當于一個節能燈。類腦盤算即采取硬件及軟件模仿大腦神經網絡的構造與運轉機制,結構一種全新的人工智能體系。”項目研討主幹馬德副傳授說,類腦芯片的任務道理就相似于生物的神經元行動,經由過程脈沖傳遞旌旗燈號,如許就可以完成高度並行,效力晉升。

  每顆芯片上有15萬個神經元,每4顆芯片做成一塊板子,若幹塊板子再銜接起來成爲一個模塊……爲讓這麽多神經元完成高效的聯動組合,同時將混亂無章的信息流有序分派到對應的功效腦區,研討團隊研制了專門面向類腦盤算機的操作體系——達爾文類腦操作體系(DarwinOS),完成了功效義務切換時光微秒級,對類腦盤算機硬件資本的有用治理與調劑,支持類腦盤算機的運轉與運用。

  像“腦”一樣思慮 供給摸索神經迷信的新對象

  自創海馬體神經環路構造和神經機制,構建進修—記憶融會模子,完成音樂、詩詞、謎語等的時序記憶功效;模仿分歧腦區樹立神經模子,爲迷信研討供給更快更大範圍的仿真對象;完成“意念打字”,對腦電旌旗燈號停止及時解碼……今朝,這個億級神經元類腦盤算機曾經完成了多種智能義務。

  潘綱指著3台1.6米高、並排而立的尺度辦事器機箱告知記者,別看如今這個億級神經元類腦盤算機是個“大塊頭”,隨著達爾文芯片及其他硬件的賡續諜代進級,將來類腦盤算機體積還將減少。“與硬件上的更新比擬,若何讓類腦盤算機更聰慧是我們下一步研討重點。”

  好比,因為今朝市情上的傳感器輸出的旌旗燈號照樣以數字爲主,在運用到Darwin Mouse類腦盤算機上,要加一個編碼層,將旌旗燈號轉換爲脈沖式的,而在這個過程當中,信息有喪失和毀傷,會在必定水平上下降盤算機的功能。這一成績有待科研人員盡快處理。

  潘綱表現,願望隨著神經迷信的發展和類腦盤算機的體系軟件、對象鏈及算法的成熟,有朝一日可以或許讓類腦盤算機像馮·諾依曼架構盤算機一樣通用化,真正像大腦一樣高效任務,與馮·諾依曼架構並存與互補去處理分歧的成績。

  談及類腦盤算機的更多場景運用,潘綱表現,要讓億級神經元類腦盤算機研討的價值真正完成,除生涯中的智能義務處置,還應優先運用于神經迷信研討,爲神經迷信家供給更快更大範圍的仿真對象,供給摸索大腦任務機理的新試驗手腕。

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