TrueNorth微芯片(左)的熱成像圖

騰訊科技訊 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，從而完成計算功能，這是模擬人腦芯片領域所取得的又一大進展。IBM表示，這款名為TrueNorth的微芯片擅長完成模式識別和物體分類等繁瑣任務，而且功耗還遠低于傳統(tǒng)硬件。

盡管沒有公布具體的發(fā)布時間，但IBM正在與多個潛在合作伙伴商討將該芯片推向市場的方法。IBM曾經(jīng)將多塊TrueNorth微芯片連接在一起用來測試潛在系統(tǒng)設計，并發(fā)現(xiàn)了該芯片技術的多個應用領域，比如大型超級計算機以及能夠探測海嘯或其他水生環(huán)境的水母型漂浮設備。

IBM阿爾馬登研究中心(Almaden Research Center)研究員、腦靈感計算首席科學家哈門德拉•莫得哈(Dharmendra Modha)：“我們擁有極具野心的商業(yè)化目標。”不過他也表示，TrueNorth不會取代傳統(tǒng)電腦芯片，他們是互補的關系。

三星制造

TrueNorth微芯片由三星電子為IBM生產(chǎn)，使用了三星為生產(chǎn)智能機和其它移動設備微處理器所使用的相同制造技術。IBM就該芯片的底層設計與紐約康奈爾大學(Cornell University)紐約校區(qū)的研究人員在一個項目上進行了合作。自2008年以來，這一項目獲得了美國五角大樓高級計劃研究局的5300萬美元注資。

IBM稱，TrueNorth使用了54億個晶體管，比傳統(tǒng)PC處理器的四倍還多，產(chǎn)生的效果相當于100萬個神經(jīng)元和2.56億個突觸。它們被分成了4096個名為“神經(jīng)突觸內核”(neurosynaptic cores)的結構。每一個這種結構都能使用一種名為crossbar(交叉)的通訊模式來存儲、處理并向其它結構傳輸數(shù)據(jù)。

IBM的莫得哈表示，每一個內核都使用了事件驅動(event-driven)設計，也就是說，它不會一直運行，只有在需要的時候才會啟動。這樣設計讓芯片更加節(jié)能。比如，一款標準微處理器每平方厘米的功耗是50瓦到100瓦，而TrueNorth只有20毫瓦或千分之一瓦。

新款芯片是IBM為設計出類腦芯片所進行一系列努力的最新進展，傳統(tǒng)芯片設計已經(jīng)難以再取得重大突破。這一研究已經(jīng)發(fā)表在了《科學》雜志上的論文中。相比傳統(tǒng)芯片設計，IBM最新設計的芯片擁有一些新特點，比如大尺寸，使用了標準數(shù)字技術，而不是復雜的材料或生產(chǎn)工藝。

距離實用又進一步

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TrueNorth內部結構圖

美國勞倫斯伯克利國家實驗室(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算機發(fā)展的最主要因素。而這種微芯片則讓我們相信，我們正站在計算機芯片架構發(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)的自主芯片設計。一旦對應可工作的設備開發(fā)出來，工程師們就需要面對一項十分艱巨的任務：說服程序員學習新方法開發(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)一款特殊的編程語言和工具套裝來模擬TrueNorth芯片的工作流程。長期參與合作項目的康奈爾大學電氣和計算機工程學教授哈吉特•馬諾哈爾(Rajit Manohar)指出：“與其他公司已經(jīng)開發(fā)出來的多種神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)相比，這項技術距離實用又進了一步。”

但也有業(yè)內專家表示，現(xiàn)在還無法確定哪家公司在模擬人腦芯片市場占據(jù)了領先地位。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。

霍金斯認為，類似TrueNorth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)元結構需要經(jīng)歷多年的研究過程。(景隼)