【儀表網(wǎng) 新品搶鮮】IBM的研究人員已開發(fā)出一款芯片，相對(duì)于以往產(chǎn)品能更好地模擬人腦。
True North微芯片的熱成像圖
IBM周四發(fā)表聲明稱，該公司已經(jīng)研制出一款能夠模擬人腦神經(jīng)元、突觸功能以及其他腦功能的微芯片，從而完成計(jì)算功能，這是模擬人腦芯片領(lǐng)域所取得的又一大進(jìn)展。IBM表示，這款名為True North的微芯片擅長(zhǎng)完成模式識(shí)別和物體分類等繁瑣任務(wù)，而且功耗還遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)硬件。
盡管沒(méi)有公布具體的發(fā)布時(shí)間，但I(xiàn)BM正在與多個(gè)潛在合作伙伴商討將該芯片推向市場(chǎng)的方法。IBM曾經(jīng)將多塊True North微芯片連接在一起用來(lái)測(cè)試潛在系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并發(fā)現(xiàn)了該芯片技術(shù)的多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，比如大型超級(jí)計(jì)算機(jī)以及能夠探測(cè)海嘯或其他水生環(huán)境的水母型漂浮設(shè)備。
IBM阿爾馬登研究中心（Almaden Research Center）研究員、腦靈感計(jì)算科學(xué)家哈門德拉-莫得哈（Dharmendra Modha）：“我們擁有野心的商業(yè)化目標(biāo)。”不過(guò)他也表示，True North不會(huì)取代傳統(tǒng)電腦芯片，他們是互補(bǔ)的關(guān)系。
三星制造
True North微芯片由三星電子為IBM生產(chǎn)，使用了三星為生產(chǎn)智能機(jī)和其它移動(dòng)設(shè)備微處理器所使用的相同制造技術(shù)。IBM就該芯片的底層設(shè)計(jì)與紐約康奈爾大學(xué)（Cornell University）紐約校區(qū)的研究人員在一個(gè)項(xiàng)目上進(jìn)行了合作。自2008年以來(lái)，這一項(xiàng)目獲得了美國(guó)五角大樓計(jì)劃研究局的5300萬(wàn)美元注資。
IBM稱，True North使用了54億個(gè)晶體管，比傳統(tǒng)PC處理器的四倍還多，產(chǎn)生的效果相當(dāng)于100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元和2.56億個(gè)突觸。它們被分成了4096個(gè)名為“神經(jīng)突觸內(nèi)核”（neurosynaptic cores）的結(jié)構(gòu)。每一個(gè)這種結(jié)構(gòu)都能使用一種名為crossbar（交叉）的通訊模式來(lái)存儲(chǔ)、處理并向其它結(jié)構(gòu)傳輸數(shù)據(jù)。
IBM的莫得哈表示，每一個(gè)內(nèi)核都使用了事件驅(qū)動(dòng)（event-driven）設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)，它不會(huì)一直運(yùn)行，只有在需要的時(shí)候才會(huì)啟動(dòng)。這樣設(shè)計(jì)讓芯片更加節(jié)能。比如，一款標(biāo)準(zhǔn)微處理器每平方厘米的功耗是50瓦到100瓦，而True North只有20毫瓦或千分之一瓦。
新款芯片是IBM為設(shè)計(jì)出類腦芯片所進(jìn)行一系列努力的新進(jìn)展，傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)已經(jīng)難以再取得重大突破。這一研究已經(jīng)發(fā)表在了《科學(xué)》雜志上的論文中。相比傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)，IBM新設(shè)計(jì)的芯片擁有一些新特點(diǎn)，比如大尺寸，使用了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字技術(shù)，而不是復(fù)雜的材料或生產(chǎn)工藝。
距離實(shí)用又進(jìn)一步
True North內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）副主任霍斯特-西蒙（Horst Simon）指出：“高功率一直是阻礙大型計(jì)算機(jī)發(fā)展的主要因素。而這種微芯片則讓我們相信，我們正站在計(jì)算機(jī)芯片架構(gòu)發(fā)生徹底變革的十字路口。”
除IBM外，芯片巨頭英特爾、高通等公司也擁有了被工程師稱之為“神經(jīng)形態(tài)”（neuromorphic）的自主芯片設(shè)計(jì)。一旦對(duì)應(yīng)可工作的設(shè)備開發(fā)出來(lái)，工程師們就需要面對(duì)一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)：說(shuō)服程序員學(xué)習(xí)新方法開發(fā)有用的軟件。
IBM已經(jīng)在嘗試解決這些困難，并正在開發(fā)一款特殊的編程語(yǔ)言和工具套裝來(lái)模擬True North芯片的工作流程。長(zhǎng)期參與合作項(xiàng)目的康奈爾大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授哈吉特-馬諾哈爾（Rajit Manohar）指出：“與其他公司已經(jīng)開發(fā)出來(lái)的多種神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)相比，這項(xiàng)技術(shù)距離實(shí)用又進(jìn)了一步。”
但也有業(yè)內(nèi)專家表示，現(xiàn)在還無(wú)法確定哪家公司在模擬人腦芯片市場(chǎng)占據(jù)了地位。人腦啟發(fā)軟件公司Numenta創(chuàng)始人杰夫-霍金斯（Jeff Hawkins）便是其中之一。
霍金斯認(rèn)為，類似True North這樣的二元芯片終將讓位于能夠更有效地模擬出人腦聯(lián)系功能的芯片產(chǎn)品，找到正確的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)需要經(jīng)歷多年的研究過(guò)程。
