9月1日，浙江大學(xué)與之江實驗室共同發(fā)布了我國首臺基于自主知識產(chǎn)權(quán)類腦芯片的類腦計算機Darwin Mouse。

Darwin Mouse包含792顆浙江大學(xué)研制的達爾文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。相比傳統(tǒng)計算機的高能耗問題，它的典型運行功耗只需要350至500瓦。

目前它是全球神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計算機，這一成果也標志著我國類腦計算技術(shù)發(fā)展迎來新的里程碑。

讓機器無限模仿人類，模擬大腦的機制和結(jié)構(gòu)是人工智能最重要的發(fā)展方向，因此在計算機發(fā)展方向上，借鑒人腦信息處理方式，來打破“馮·諾依曼架構(gòu)”就是大勢所趨。

在傳統(tǒng)構(gòu)架中，計算模塊和存儲單元相互分離，CPU在執(zhí)行命令時必須先從存儲單元中讀取數(shù)據(jù)，處理能力明顯受限。

因此科學(xué)家們將目光聚焦在人類大腦，希望仿真、模擬和學(xué)習借鑒人腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程，構(gòu)建出實現(xiàn)高能效與高智能水平的計算系統(tǒng)：類腦計算機。

Darwin Mouse研究團隊Darwin Mouse與它的大腦

類腦計算機Darwin Mouse目前還是“大塊頭”，它高1.6米，由3個標準服務(wù)器機箱組成，從外觀看來，紅色信號燈閃爍不停。

它的體內(nèi)有792顆我國自主產(chǎn)權(quán)的達爾文2代類腦計算芯片，每顆芯片上有15萬個神經(jīng)元，每4顆芯片為一組做成一塊板子，若干塊板子連接成一個模塊，然后這些模塊像搭積木一樣組建成類腦計算系統(tǒng)。

類腦計算機Darwin Mouse

為什么說它“類腦”，項目研究骨干馬德副教授解釋道，大腦神經(jīng)元的工作機理是鉀離子鈉離子的流入流出導(dǎo)致細胞膜電壓變化，從而實現(xiàn)信息傳遞。類腦計算機芯片的運作原理就類似這種生物的神經(jīng)元行為，通過脈沖傳遞信號，這樣就能實現(xiàn)高度并行，效率提升。

當然，要實現(xiàn)這么多神經(jīng)元的高效聯(lián)動組合，同時把雜亂無章的信息流有序分配到對應(yīng)的功能腦區(qū)，還需要一個管理中樞。為此科研人員專為Darwin Mouse研發(fā)了類腦操作系統(tǒng)：DarwinOS。

這個“大腦中樞”用以實現(xiàn)對類腦計算機硬件資源的有效管理與調(diào)度，支撐類腦計算機的運行與應(yīng)用。據(jù)悉這款達爾文類腦操作系統(tǒng)的功能任務(wù)切換時間達微秒級，可支持億級類腦硬件資源管理，既可以應(yīng)用于生活中的智能任務(wù)處理，也可以應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)研究。

Darwin Mouse的類神經(jīng)元芯片Darwin Mouse像大腦一樣“思考”

讓計算機擁有人類大腦的思考能力，是提升其智能水平的重要方向。目前Darwin Mouse類腦計算機已經(jīng)實現(xiàn)了多種智能任務(wù)。

比如研究者將類腦計算機作為智能中樞，實現(xiàn)抗洪搶險場景下多個機器人的協(xié)同工作。通過演示視頻，我們能看到，通過類腦計算機系統(tǒng)，3臺機器人分工明確開展抗洪搶險任務(wù)：1號通過自帶攝像頭巡邏，發(fā)現(xiàn)險情呼叫3號修理大壩，遇到人體模型呼叫2號救援。

點擊播放 GIF 0.0M

三臺機器人搶險 來源：中國藍新聞

整個過程涉及到語音識別、目標檢測、路徑規(guī)劃等多項智能任務(wù)的同時處理，以及機器人間的協(xié)同。

研究人員表示，從表面上看整場任務(wù)普通機器人也能實現(xiàn)，但實際上它最大的不同在于三個機器人是在類腦計算機的控制下通過語音開展移動指令，并接受任務(wù)分配的，它們通過不同的腦區(qū)來操控，功能可隨機應(yīng)變。

除此之外，Darwin Mouse還通過模擬多個不同腦區(qū)，建立了丘腦外側(cè)膝狀核的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，仿真不同頻率閃動的視覺刺激時該腦區(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)機制構(gòu)建了學(xué)習-記憶融合模型，實現(xiàn)音樂、詩詞、謎語等的時序記憶功能；甚至還有通過腦電信號的穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位實時解碼，可“意念”打字輸入。

Darwin Mouse演示意念打字

最有趣的一項智能任務(wù)還是研究人員給Darwin Mouse唱一首歌其中的兩句，然后它接棒把后續(xù)的內(nèi)容唱出來。這并非靠檢索功能實現(xiàn)，而是模擬海馬體的記憶-學(xué)習功能，實現(xiàn)類人類大腦的運轉(zhuǎn)過程。

目前Darwin Mouse距離真正的人腦無論規(guī)模還是智能化程度都還很遠，可以說它的開發(fā)還處于初級階段。

科研人員的下一階段目標是將它變的更“聰明”，當然他們的的終極目標是希望類腦計算機達到真正大腦一樣的高速工作，以超低功耗提供更強的人工智能，與馮·諾依曼架構(gòu)并存與互補去解決不同的問題。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的用计算机模仿大脑,用计算机复刻大脑的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。