重磅!我国科学家成功研制全球神经元规模最大的类脑计算机

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2020-09-04 07:55

IT之家9月1日动静 据浙江大学官方宣告,9 月 1 日,亿级神经元类脑计较机庞大成绩消息宣告会在杭州召开。浙江大学校长吴朝晖院士出席并谈话。他暗示,人工智能海潮正加速智能加强期间的到来,类脑计较机将成为未来计较的重要形态和紧张平台,将在摹仿脑成果、高效实现 AI 算法、晋升计较手腕等方面发挥紧张的奇特浸染。

之江尝试室主任、浙江大学党委副书记朱世强暗示,两边科研团队未来将基于我国自立产权类脑芯片,研制局限更大的神经元类脑计较机,同时钻研支持其运行与开辟的类脑基本软件系统,并渐渐实现开源与开放,为我国类脑计较新技巧的成长孝顺力气。

克日,浙江大学连系之江尝试室配合研制乐成了我国首台基于自立常识产权类脑芯片的类脑计较机(Darwin Mouse)。

IT之家相识到,这台类脑计较机包孕 792 颗浙江大学研制的达尔文 2 代类脑芯片,支撑 1.2 亿脉冲神经元、近千亿神经突触,与小鼠大脑神经元数目局限相等,典范运行功耗只必要 350-500 瓦,同时它也是今朝国际上神经元局限最大的类脑计较机。

与此同时,团队还研制了专门面向类脑计较机的控制体系——达尔文类脑控制体系(DarwinOS),实现对类脑计较机硬件资本的实用打点与调治,支持类脑计较机的运行与利用。

▲类脑计较机,来自浙江大学

当前计较机的成长大多挑选以数值计较见长的冯 · 诺依曼架构,也就是以数字加减乘除的办法来举办信息架构。跟着摩尔定理慢慢失效,冯 · 诺依曼架构带来的规模日益明明,存储墙、功耗墙、智能晋升等题目,让当前计较机成长面对庞大挑衅。

环球科学家们将眼光对准到仿照生物大脑这个最初的幻想,通过摹仿人脑布局与运算机制来成长新的计较技巧,以期实现高能效与高智能程度的计较。

生物大脑在与情形彼此浸染过程中可以兴许天然产生差异的智能举动,包罗语音领会、视觉识别、抉择使命、控制克制等,并且耗费的能量很是低。天然界中,许多神经元远低于 100 万的昆虫就能做到及时方针跟踪、路径规画、导航和阻滞物逃避。

钻研团队仔细人、浙江大学计较机科学与技巧学院传授潘纲先容说,用硬件及软件摹仿大脑神经收集的布局与运行机制,结构一种全新的人工智能体系,这种倾覆传统计较架构的新型计较模式,就是类脑计较。其特色在于存算一体、变乱驱动、高度并行等。

2015 年和 2019 年浙江大学别离研制乐成达尔文 1 代和达尔文 2 代类脑计较芯片,用芯片去摹仿大脑神经收集的布局与成果机制,在图像、视频、天然说话的恍惚处理赏罚中具有上风。而这次的成绩是将 792 颗我国自立产权的达尔文 2 代类脑计较芯片集成在 3 台 1.6 米高的尺度处事器机箱中,形成了一台强盛的机架式类脑计较机。

项目钻研主干马德副传授说,大脑神经元的事变机理是钾离子钠离子的流入流出导致细胞膜电压变革,从而转达信息,“可以简朴领会为,一个神经元接收输入脉冲,导致细胞体的膜电压升高,当膜电压到达特定阈值时,会发出一个输出脉冲到轴突,并通过突触转达到后续神经元从而改变其膜电压,实现信息的转达。”

这里很紧张的一点是异步运行,也就是信号来的时辰启动,没有信号就不运行。类脑芯片的事变道理就相同于生物的神经元举动,通过脉冲转达信号,如许就能实现高度并行,遵从晋升。

每颗芯片上有 15 万个神经元,每 4 颗芯片做成一块板子,多少块板子再毗连起来成为一个模块。这台类脑计较机就是如许像搭积木一样搭起来。

这款达尔文类脑控制体系(DarwinOS)面向冯 · 诺依曼架构与神经拟态架构的ピ计较架构,实现了对异构计较资本的同一调治和打点,为大局限脉冲神经收集计较使命提供运行和处事平台。据先容,今朝达尔文类脑控制体系的成果使命切换时刻达微秒级,可支撑亿级类脑硬件资本打点。”

由此,类脑计较机钻研的代价真正得以实现——既可以利用于糊口中的智能使命处理赏罚,也可以利用于神经科学钻研,为神经科学家提供更快更大局限的仿真器材,提供摸索大脑事变机理的新尝试本事。

今朝,浙江大学与之江尝试室的科研职员基于 Darwin Mouse 类脑计较机已经实现了多种智能使命。钻研者将类脑计较机作为智能中枢,实现抗洪抢险场景下多个古板人的协同事变,涉及到语音识别、方针检测、路径规画等多项智能使命的同时处理赏罚,以及古板人世的协同。同时,还用类脑计较机摹仿了多个差异脑区,成立了丘脑外侧膝状核的神经收集模子,仿真了差异频率闪动的视觉刺激时该脑区神经元的周期性回响;谨严海马体神经环路布局和神经机制构建了进修 - 影象融会模子,实现音乐、诗词、谜语等的时序影象成果;实现了脑电信号的稳态视觉诱发电位及时解码,可 “意念”打字输入。

当前,类脑计较钻研还处于低级阶段,Darwin Mouse 类脑计较机,无论从局限仍旧智能化水平上都与真正的人类大脑尚有很大的差距,但其意义在于可以兴许为这种技巧路径提供一个紧张的实践样例,为钻研职员提供一个器材偏僻台,验证类脑算法,以更强的鲁棒性、及时性和智能化去办理现实的使命。

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