美研制拟人脑电路板具有电脑9千倍运算速度

美国科学家研制的新型电路板Neurogrid，采用16个定制的Neurocore芯片，制造成本达到4万美元，所能模拟的神经元细胞和突触数量远远超过相同能耗情况下在平板电脑上进行的其他大脑模拟。

16岁的帕特里克-卡纳，因脑膜炎失去了左臂。在利文斯顿，卡纳安装了触摸仿生公司制造的新型假手。研究人员表示Neurocore芯片能够提高伤残者对假肢的控制能力。

新浪科技讯 北京时间13日消息，据国外媒体报道，美国科学家研制了一款全新的电路板，在设计上能够像人类大脑一样工作。这种电路板名为“Neurogrid”，能够模拟100万个神经元细胞以及数十亿个突触连接。专家们表示这种电路板的运算速度可达到当前电脑的9000倍。Neurogrid的尺寸与一部iPad相当，制造成本达到4万美元，所能模拟的神经元细胞和突触数量远远超过相同能耗情况下在平板电脑上进行的其他大脑模拟。Neurogrid的研制工作获得美国国立卫生研究院的资助。

研究人员表示电脑与人脑相比简直不值一提。老鼠大脑皮层的运算速度可达到模拟其功能的个人电脑的9000倍。斯坦福大学生物工程学副教授科瓦贝纳-伯赫恩在发表于《电气与电子工程师协会会报》上的一篇文章中指出，除了运算速度慢外，个人电脑的能耗也远远高于大脑，可达到后者的4万倍。他说：“从能耗的角度上说，电脑很难与大脑相比。”伯赫恩的文章阐述了美国和欧洲的神经形态研究人员如何利用硅和软件制造可模拟神经元细胞以及突触的电子系统。

Neurogrid由伯赫恩和他的研究小组研制，采用16个定制的Neurocore芯片。这些芯片能够模拟100万个神经元细胞以及数十亿个突触连接。在设计上，Neurocore芯片拥有极高的能效。伯赫恩等人采取的策略是让确定的“突触”共享硬件电路。Neurogrid的尺寸与一部iPad相当，所能模拟的神经元细胞和突触数量远远超过相同能耗情况下在平板电脑上进行的其他大脑模拟。Neurogrid的研制工作获得美国国立卫生研究院的资助。

在研制Neurogrid原型后，伯赫恩的团队将进行进一步研究，降低成本并研发编译器软件，让不具备神经系统科学方面知识的工程师和计算机学家也能够利用Neurogrid解决问题，例如控制类人机器人。Neurogrid在运算速度和能耗方面的优势使其成为一个理想的工具，远远超过单纯地对人脑进行建模。

目前，伯赫恩正与斯坦福大学的其他科学家合作，为瘫痪患者研制使用类似Neurocore的芯片控制的假肢。他说：“当前，你必须知道大脑的工作方式，为这种假肢编程。我们希望研发一种神经编译器，无需了解突触和神经元细胞便可使用这种电路板。”在斯坦福大学的办公室，伯赫恩将一个耗资4万美元制造的Neurogrid原型摆在桌子上。他表示大幅降低成本的可能性是存在的。

Neurogrid采用16块Neurocore芯片，每块可模拟65536个神经元细胞。借助于现代制造技术，只需400美元便可制造一块Neurocore芯片，用于控制假肢。伯赫恩在文章中指出Neurogrid的能耗只有模拟100万个神经元细胞的个人电脑的大约十万分之一，但仍远远超过我们的生物学CPU。他说：“人类大脑的运算速度是Neurogrid的8万倍，能耗却只有后者的三分之一。在提供更大可配置性和可升级性的同时大幅降低能耗是神经形态工程师面临的终极挑战。”(孝文)