ibm研究人员称,他们已经开发出一种模仿人类大脑的新型芯片。 在《科学》杂志刊发的一篇学术论文中,ibm称该公司已经利用传统的硅生产工艺制造出足以匹敌超级电脑的“神经突触处理器”(neurosynapticprocessor)。
新型处理器可以处理高度复杂的运算,而且耗电量不会超过传统助听器电池。 这种芯片还是迄今最大的产品之一,ibm自称它采用了54亿个晶体管,大约比英特尔xeon芯片采用的晶体管数量多出10亿个。
为此,这种芯片采用由4,096颗神经突触核心组成的网状网络。每颗核心都包含可以与芯片其他部分共同处理运算、内存和通信的元素。每颗核心都与其他核心并行运行。 ibm表示,多个新型芯片可以无缝地连接在一起,它们可以用于建造神经突触超级计算机。ibm甚至用16颗新型芯片建造了一台超级计算机。
自1940年代以来,计算机运算方式就一直没有太大改变,这种方式就是大家熟知的“冯·诺伊曼结构架结构”,现代计算机都采用程序内存式设计思路。新式芯片设计可能改变这种传统运算方式。
这种芯片称作“truenorth”,它依靠神经元网络检测和识别模式,工作方式非常类似人脑。根据科学家雷蒙德·库茨魏尔(raymondkurzweil)的理论,简单来说,大脑工作方式大就是,当大脑知道模式与不同的字母相关,那么为了识别单词和句子,大脑可以将这些字母串联起来。
truenorth被视作一次重大技术突破,它有望解决一个长期困扰计算机的难题:计算机非常适合算数和阅读单词,但辨别和理解语意和语境,或者识别和归类物体——这些事对人类而言轻而易举——对传统计算机而言却非常困难。
实验中,ibm测试这种芯片能否在录像片段中检测人类、轿车、卡车和巴士,并完全识别这些物体。truenorth成功了。
至于复杂度,truenorth芯片拥有100万个神经元,相当于蜜蜂大脑的神经元数量。人类大脑的神经元数量平均为1000亿。假以时日,采用truenorth芯片的电脑不仅可以具备“听觉”和“视觉”,而且能够了解周围的环境。
目前,truenorth芯片每秒每瓦特电量可以处理460亿次突触运算。但是,传统计算机的性能衡量标准为每秒浮点运算次数(flops),显然这是两个完全不同的标准。当今,最节能的超级计算机的flops值为45亿。
ibm预计,未来类似truenorth的芯片将与传统芯片整合到一起,发挥各自的优点。这种芯片技术还是可以为智能手机提供更高的计算性能,而且耗电量更少。
该项目由美国国防高等研究计划署(darpa)资助。ibm还与康奈尔大学和inilabs实验室的研究人员合作。