原创 IBM正开发基于人脑结构的新型芯片

3 月 3 日，《华盛顿邮报》报道称，IBM正在基于人脑的结构来开发新型芯片，而这有可能改变未来计算机的设计方式。

　　以下为文章全文：

　　人脑是一台性能强大的超级计算机，但功耗很低。此外，凭借连接至记忆区的数十亿个神经元，人脑也能有效地处理信息，这使我们能获得数据，从而做出判断、理解含义，以及维持日常活动。

　　这样的基本结构使人脑与机器有着本质的差异。因此，我们可以在不到一秒的时间里思考、感觉，并处理海量的信息，而大脑也不会因此而爆炸。

　　计算机的工作方式与此不同。过去几十年中，计算机的设计理念是以串行的步骤去进行计算，并在存储器和处理器之间来回传输数据。这意味着功耗的上升，而尽管计算机能够处理大量信息，但无法很好地进行实时模式识别。

　　在美国国防部高级研究计划局（DARPA）的资助，以及美国多家国家实验室的合作下，IBM 的工程师去年开发了一款芯片，模拟了人脑的结构，希望大幅提高计算效率。

　　IBM 表示，这一研究成果有可能改变未来计算机的设计方式，而这种计算机的功耗仅与助听器相仿。

　　IBM 大脑计算首席科学家达蒙德拉·莫达（Dharmendra Modha）表示，该公司的长期目标是开发“盒子中的大脑”。这样的产品功耗不到 1 千瓦，能在大量的数据集中进行模式识别。而这一技术的应用包括国家安全和灾难响应等。

　　上周，IBM 的团队，以及劳伦斯-利物莫国家实验室和橡树岭国家实验室等机构的科学家前往华盛顿国会山，向美国国会的议员们展示了这一技术。

　　基于这一芯片的设备可以用于进行生物安全检查，从提取的样品中确定是否存在有害物质。此外，其他此类设备可以用于自动驾驶的太空飞船，以及监控计算机网络的异常行为等。

　　莫达表示，IBM 的旗舰级超级计算机“沃森”基于当前的计算架构，需要消耗大量能源。这证明了当前线性计算存在的局限。作为对比，新的芯片可以实时识别或“感知”周围环境，实现类似人眼和人耳的功能。例如，这款芯片可以被用于乒乓球游戏。芯片能“看到”乒乓球，并使用拍子去接球。

　　尽管 IBM 指出，这一技术未来可以被用于许多产品，例如针对视力障碍人士的眼镜，但要实现这样的应用还有很远的距离。

　　与此同时，2013 年的《美国超级计算领先法案》近期也在美国众议院进行审批。这一法案要求美国能源部开发低功耗的超级计算机。2014 年，这一法案获得了众议院的批准，但未获参议院的通过。

　　去年，IBM 赢得了美国能源部的 3.25 亿美元合同，在 2017 年之前开发两台先进的超级计算机，即 Summit 和 Sierra。这两台超级计算机可能会采用新的架构。

　　莫达表示，目前工程师面临的问题之一在于如何扩大规模，或者说如何复制体积不同的大脑，并编写软件调用这些大脑的资源。

　　IBM 从蠕虫尺寸的大脑开始起步，使用了 256 个处理器来模拟神经元。随后，IBM 开发出了可模拟 100 万个神经元的芯片，这已经相当于蜜蜂大脑的水平。而到明年底，该团队希望开发出包含 2.56 亿个处理器神经元、类似小鼠的大脑。

　　不过，即使能实现 1000 亿个神经元，这样的技术距离人脑仍有很大的差距。