科學家開發(fā)出模擬人腦的神經形態(tài)系統(tǒng)硅圓片

歐盟為人腦研究項目(Human Brain Project)準備投入12億歐元。相應地人們對這個項目的期待也很高。6月20號結束的萊比錫世界超級計算機大會上，人腦研究項目協調人之一，德國海德堡大學教授卡爾海因茨?麥耶(Karlheinz Meier)介紹了德國科學家取得的研究進展。
    目前在德國于利希和世界其他地方的超級計算機都需要兆瓦級(數千千瓦)的電功率，每小時耗電數千度。而我們人腦只需二、三十瓦。這就清楚表明，人腦運行從根本上就與電腦不同。人腦研究項目要搞清楚，為什么人腦處理信息的能效如此高。為此必須對人腦如何工作進行計算機仿真。這樣的仿真第一步是在常規(guī)的超級計算機上進行。這些計算機一方面需要專門的軟件，另一方面硬件也必須根據人腦仿真的需要逐步進行改造。為了得到這樣一類基于神經元的計算機的構造圖，需要構建相應的將神經元彼此連接起來的電纜方程組(cable equations, Kabelgleichungen)，并計算這些“電纜方程組”。要開發(fā)類似人腦工作的計算機，就需要一個能對具有突觸連接的神經元的高度復雜的連通性(Connectivity, Verschaltung)進行計算的操作系統(tǒng)。目前，德國科學家已經搞清楚了算法，這些算法預告突觸連接在哪些地方發(fā)生。這些預告算法可對多達1000萬億個突觸連接進行建模，計算出哪些地方有突觸連接存在。 由此可以實現在超級計算機上對神經元的仿真，但速度還是太慢。據卡爾海因茨?麥耶教授介紹，“仿真的速度比真正的人腦要慢100到1000倍，而且在有些情況下你必須要等待100天，結果才出來。若要重復100次，那這樣的速度就非常不實際了。” 因此，以卡爾海因茨?麥耶為首的研究人員正在著手將神經元注入硅片。一種所謂的神經形態(tài)(neuromorph)系統(tǒng)將出現在硅芯片上或硅圓片上。卡爾海因茨?麥耶說：“這不僅是一種芯片，而是一個完整的硅圓片，在上面我們目前集成了20萬個神經元和500萬個突觸。這個硅圓片的大小也就是像一個略大些的盤子。” 這些硅圓片就是未來十年歐盟人腦研究項目要開發(fā)的類似人腦的新型計算機系統(tǒng)結構的基石。