以假乱真的硅神经元,能复制人脑吗?


以假乱真的硅神经元,能复制人脑吗?

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来历:神经实际

2012年,计较机科学家达曼德拉·莫达(Dharmra Modha)用一台壮大的超等计较机仿真了跨越5000亿个神经元的勾当,其数量甚至跨越了人脑中850亿个摆布的神经元数 。 这是莫达近十年工作的颠峰,在这十年里,莫达从仿真啮齿动物和猫的脑起头直到仿真有人脑规模的系统 。
该仿真耗损了庞大的计较资本,它用了150万个处置器和1.5PB(150万GB)的存储器,然而其速度仍然慢得令人抓狂,比脑计较速度要慢1500倍 。 莫达估量,若是要使它和生物的现实运行速度一样快,就需要12吉瓦的能量,大约是胡佛大坝最大供电量的6倍 。 加州海说神聊部IBM阿尔马登研究中间(IBM Almaden Research Center)的脑开导计较首席科学家莫达说:“然而,这对脑来说只是小菜一碟 。 ”这种仿真远远无法复制人脑的功能,而人脑的功率与一个20瓦的灯胆差不多 。
自2000年头以来,硬件的改良以及尝试和理论神经科学的前进,使研究人员可以或许建立更大、更邃密的脑模子 。 但这些仿真越复杂,就越会受到传统计较机硬件的限制,莫达极端耗电的模子就申明了这一点 。
莫达的人脑仿真是在劳伦斯·利弗莫尔国度尝试室(Lawrence Livermore National Lab)的蓝基因/Q红杉超等计较机(Blue Gene / Q Sequoia supercomputer)上运行的,这台计较机是传统计较机硬件的一个无比壮大的调集体:它的工作要靠一大堆传统的计较机芯片,这些芯片是指甲大小的硅片,此中包含数百万个晶体管 。 传统计较机芯片的布局和功能原则与我们的脑完全分歧 。
计较机的“思虑”与我们的脑判然不同,这一事实让它们在处置数字运算等使命时具有优势,同时也让它们在其他一些范畴里较着显得很原始,好比理解人类的说话或从经验中进修 。 若是科学家们想要仿真脑,使其能与人类智力相媲美,更不消说超越人类智力,他们可能就必需先要研制更好的构件——某些受我们脑开导的计较机芯片 。
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伶俐芯片(SMART CHIP):由物理学家卡尔海因茨·迈尔(Karlheinz Meier)带领的海德堡小组设计的神经形态芯片(neuromorphic chip) 。 该芯片有384小我工神经元,由10万个突触彼此毗连,运行速度比脑计较速度快约10万倍 。

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所谓的神经形态芯片(neuromorphic chips)复制了脑的架构,也就是说,它们经由过程近似于神经元动作电位的“神经锋电位”彼此交流 。 这种发放锋电位的行为体例使得芯片的功耗很是小,即使将其拼接当作很是大规模的系统,也能连结高能效 。
滑铁卢大学的理论神经科学家克里斯·伊莱亚史姑娘(Chris Eliasmith)说道:“在我看来,最大的优势是可扩展性 。 ”在他的《若何构建脑》(How to Build a Brain)一书中,伊莱亚史姑娘描述了他建立并定名为“语义指针架构同一收集”(Spaun)*的功能脑的大规模模子[1] 。 当伊莱亚史姑娘运行Spaun的初始版本时,该模子有250万个“神经元”,即使在最好的传统芯片上运行,它的运行速度也比生物神经元要慢20倍 。 他说道:“每当我们增添几百万个神经元时,它就会变慢那么多 。 ”当伊莱亚史姑娘在数字神经形态硬件上运行他的一些仿真时,他发现它们不仅速度快得多,并且功能也提高了50倍摆布 。 更妙的是,跟着伊莱亚史姑娘仿真更多的神经元,神经形态平台变得加倍高效 。 这也是神经形态芯片要从天然界复制过来的体例中之一,在天然界,跟着规模的扩大,好比说,从蠕虫脑的300个神经元扩大到人脑的850亿个摆布,脑似乎会同时增添功率和效率 。

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