超级神经元模拟芯片将超越人脑计算模式

（文章来源：中关村在线）
人脑的计算方式和传统计算机完全不同。在人脑中，神经元相当于处理器，一个成年人的大脑至少有数百亿个神经元，每个神经元都与其它神经元相连，它们的连接处被称为突触，突触是人脑的存储器，用计算机术语来说，这是一个极其庞大的分布式计算系统。这种处理器与存储器紧密相连的结构，让人脑内的通信效率非常高。这里的效率并不单指计算速度，还包括对外部信息的感知能力。

TrueNorth的4096个核心之间就使用了类似于人脑的结构，每个核心包含了约120万个晶体管，其中负责数据处理和调度的部分只占掉少量晶体管，而大多数晶体管都被用作了数据存储、以及与其它核心沟通方面。在这4096个核心中，每个核心都有自己的本地内存，它们还能通过一种特殊的通讯模式与其它核心快速沟通，其工作方式非常类似于人脑神经元与突触之间的协同，只不过，化学信号在这里变成了电流脉冲。IBM把这种结构称为“神经突触内核架构”。

“不同于传统计算机的冯·诺伊曼架构，我们将处理器（神经元）与内存（突触）紧密结合在一起，能在并行计算中实现更高效的通信。”参与研发的IBM研究人员保罗·梅洛拉在论文里写道。

跟科幻电影中那些的天马行空的神经元计算机不同，TrueNorth是一颗非常“实在”的芯片，它由三星代工生产，完完全全使用市面上现成的半导体技术制成，芯片的主要成分是沙子（或者说硅），没有使用任何复杂的材料或生产工艺——换句话说，只要IBM愿意，三星可以像造Galaxy手机一样把它量产出来。

“这是一个非常干净、整洁的架构，他们迈出了正确的一步。”拥有“神经元芯片之父”头衔的加州技术研究所工程师、名誉教授卡佛·米德评价道。对于高性能处理器来说，阻挡摩尔定律继续前进的另一个拦路虎就是功耗。在这个方面，TrueNorth神经元芯片同样做出了表率。

和人脑一样，TrueNorth的每一个内核都使用了事件驱动设计，也就是说，它不会一直运行，只有在需要的时候才会启动。 这样设计让芯片更加节能，标准处理器每平方厘米的功耗是50到100瓦，而TrueNorth每平方厘米的芯片只会消耗20毫瓦或千分之一瓦的能量。

成人大脑的功耗和一只灯泡差不多，却比今天任何一台超级计算机都能更准确地识别语音和图像。参与新架构开发的IBM研究院科学家约翰·阿瑟说：“系统和芯片的架构设计尽可能效仿脑内的神经网络，因为大脑的架构效率非常高。”

IBM已经开发出一台神经元计算机原型，它搭载有16颗TrueNorth芯片，其性能足够实时处理视频。IBM对它进行了一系列测试，结果让人欣喜—— “神经突触内核架构”可以像普通处理器一样快速识别图像、区分场景，而消耗的能源要少得多。