IBM受人腦啟發(fā) 構(gòu)建出可伸縮電子形態(tài)計(jì)算機(jī)芯片——SyNAPSE
摘要：近日IBM成功研發(fā)出一新型芯片SyNAPSE，它雖然擁有100萬個(gè)神經(jīng)元芯片、2.56億個(gè)突觸、4096個(gè)核心以及54億個(gè)晶體管，但它的功率僅有63毫瓦。這種新芯片可以伸縮擴(kuò)展，數(shù)個(gè)芯片連接在一起就可以組成很大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
“這個(gè)芯片有100萬個(gè)神經(jīng)元芯片、2.56億個(gè)突觸、4096個(gè)核心以及54億個(gè)晶體管，這是IBM構(gòu)建的最大的芯片”，國外媒體福布斯在一篇文章中是如此描述IBM這個(gè)最新成果。
IBM這個(gè)全新類型的計(jì)算機(jī)芯片叫SyNAPSE（Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics，即“自適應(yīng)塑料可伸縮電子神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)”），它的體系結(jié)構(gòu)受人腦啟發(fā)，不過芯片的架構(gòu)雖然是基于我們的大腦結(jié)構(gòu)，但它非常簡(jiǎn)單。
SyNAPSE特性：功率低 可擴(kuò)展
看到開頭那樣的描述，估計(jì)不少人都認(rèn)為這樣的芯片功耗不會(huì)小到哪里去吧？其實(shí)，這樣的電腦架構(gòu)擁有著令人驚奇的優(yōu)勢(shì)，盡管是IBM最大的芯片，但它的功率僅有63毫瓦，僅僅是你筆記本電腦芯片功率的一點(diǎn)點(diǎn)。更重要的是，這種新芯片可以伸縮擴(kuò)展，數(shù)個(gè)芯片連接在一起就可以組成很大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
談及起初，Dharmendra S. Modha博士表示，2011年時(shí)，他們的芯片只有一個(gè)核心，而現(xiàn)在他們則擴(kuò)展到了4096個(gè)核心，每個(gè)核心的面積減少了很多倍。
SyNAPSE的每個(gè)核心是模仿大腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化版本，它包含了256個(gè)“神經(jīng)元”（處理器）、256個(gè)“軸突”（存儲(chǔ)器）和64000個(gè)突觸（神經(jīng)元和軸突之間的通信）。需要指出的是，這個(gè)結(jié)構(gòu)也徹底背離了馮諾依曼結(jié)構(gòu)上構(gòu)建的計(jì)算機(jī)。
Salk Institute計(jì)算機(jī)神經(jīng)生物實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Terrence J. Sejnowski稱，這個(gè)強(qiáng)大的芯片能夠提供一個(gè)強(qiáng)大的工具讓研究人員使用神經(jīng)元研究算法。
那會(huì)取代今天的電腦嗎？
不過需要注意的是，SyNAPSE不會(huì)取代今天的計(jì)算機(jī)，不僅不會(huì)取代，相反它們的作用是補(bǔ)充。
Dharmendra S. Modha在采訪中稱，在高性能計(jì)算機(jī)中SyNAPSE更多的是類似于今天協(xié)處理器的角色，就此來幫助它們更快的處理數(shù)據(jù)。為了幫助大家認(rèn)識(shí)，他進(jìn)一步形象地比喻到，SyNAPSE未來將是一個(gè)右腦型的計(jì)算機(jī)，而今天的計(jì)算機(jī)將會(huì)是左腦型的。
這樣定位的原因是目前馮諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)在符號(hào)、數(shù)字處理上面非?？欤鳶yNAPSE則相對(duì)慢，它的優(yōu)點(diǎn)主要是在多感官和實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)處理上。因此在大量數(shù)字處理上，我們?nèi)匀恍枰獋鹘y(tǒng)的計(jì)算機(jī)，而這種“認(rèn)知”計(jì)算機(jī)將主要從事數(shù)據(jù)分析和模式識(shí)別。未來主要應(yīng)用將會(huì)在視覺識(shí)別上，特別是在無人駕駛汽車的相關(guān)應(yīng)用上。
是的，SyNAPSE在模式識(shí)別上有天然的優(yōu)勢(shì)，形象地來講，如果谷歌地圖幫你規(guī)劃好了路線，那么SyNAPSE就能在路途中發(fā)現(xiàn)路上的隱憂，如果隱憂確實(shí)存在的話。
值得一提的是，SyNAPSE來到我們身邊可能并不需要很長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)槟壳坝泻芏鄳?yīng)用程序在起作用。
最后：該項(xiàng)目始于2008年IBM和幾所大學(xué)間的合作，期間IBM獲得了國防高級(jí)研究計(jì)劃局5300萬美元的資金支持。在2011年進(jìn)行了第一個(gè)原型芯片開發(fā)，IBM隨后又在2013年推出編程語言和開發(fā)工具。在這個(gè)項(xiàng)目中，這個(gè)新型芯片已經(jīng)獲得了關(guān)鍵性的成功，并達(dá)到量產(chǎn)要求。