美國IBM類人腦晶元又取得新突破：類人腦晶元對我們有何好處？

2017年6月29日，第一屆「（2017）世界智能大會」在天津舉辦。阿里巴巴董事局主席馬雲親自來到大會現場，面對台下諸位在座的嘉賓，並發表演講（關於人工智慧的話題）。馬雲當眾有說到：「……很多美國的學者，特別是腦外科學專家進入到了人工智慧的研究，並且講出人腦怎麼怎麼樣，機器要像人腦那樣學習，我覺得這是個悲哀，我們人類對大腦的了解不到5%，我們希望機器去學5%，這不是愚蠢嗎……」馬雲當眾所說的「機器要像人腦那樣學習」，這其實就能和類人腦晶元（人工智慧神經網路晶元）聯繫起來。

物理學家組織網近期就在報道：美國IBM（和美國空軍實驗室有合作）研發的類人腦晶元——「真北」（TrueNorth），其數據處理能力已相當於有著「6400萬個神經元和160億個突觸的類腦功能」，其機器學習能力則超過了目前全球已知的其他任何一個硬體模型。簡而言之就是，IBM在研發類人腦晶元方面又取得新的突破。

（圖片：從1993年到2016年，IBM在美國獲得的專利授權數量。）

有IBM研究人員稱：「傳統計算機和人類的左腦相似，長於邏輯思維和語言等，『真北』更像人類的右腦，強在圖像識別和感知等。」正是因為「真北」有著獨特的設計、IBM研究人員既可以在多個數據集上運行單個神經網路，又可以在單個數據集上運行多個神經網路，從而能高效地將多個數據集上的圖片、視頻和文本等形式的信息實時轉換成計算機能識別的代碼。需要補充的是，IBM的終極目標是在未來研發出比人類大腦強10倍的類人腦晶元，其有著100億個神經元和100萬億個突觸，且其功耗僅有1000瓦！毫不誇張地說，在未來，IBM所研發的類人腦晶元是有可能在全球引起一場技術革命的。

（圖片：「真北」由4塊晶元板構成，每塊晶元板裝有16個晶元，從而構成了一個64晶元系統。如果其中一個晶元不能正常工作，其他晶元工作時不會受到影響。）

2017年1月，成都高新報報道：在四川，電子科技大學微電子與固體電子學院的劉洋博士及其研究團隊研發出了類人腦晶元。2016年12月，劉洋博士曾表示，晶元一旦在生產線上製作出來後，其大小是跟一顆米差不多，這是我國首個類人腦晶元，研究成果（在當時）處於全球領先水平。劉洋博士稱這個類人腦晶元「5毫米的體格、發揮的作用卻可以和1200台同時運作的電腦相媲美」。

（圖片：電子科技大學劉洋博士。）

劉洋博士說：「目前，我們研發的人工智慧神經網路晶元實現了人類神經元和突觸，使它們也有了人類一樣具有學習和記憶能力的『大腦』。不過，它只有10萬餘個神經元，與人類大腦神經元相比只是幾億分之一。」前文說到，IBM的類人腦晶元已經有著「6400萬個神經元和160億個突觸的類腦功能」。這正好說明了，中國在研發類人腦晶元方面有著巨大的成長空間。事實上，包括清華大學等中國大學也都有在研發類人腦晶元。比如，2017年5月，清華大學微電子所錢鶴、吳華強課題組在《自然通訊》（Nature Communications）在線發表題為《使用電子突觸陣列實現人臉識別》（Face Classification using Electronic Synapses）的研究成果，即將氧化物憶阻器的集成規模提高一個數量級，首次實現基於1024個氧化物憶阻器陣列的類腦計算。

（圖片：人類大腦的神經元結構。）

要知道，IBM之所以苦苦研發類人腦晶元，目的是為了打破傳統計算機的基礎——馮·諾依曼架構，而模仿人類大腦成為這一領域的技術突破方向。人類大腦可以快速、低功耗地完成各種學習任務。馮·諾依曼架構存在存儲牆瓶頸，現有的計算機沒法高效地實現相關演算法，功耗成為制約因素。人類大腦的神經元傳遞信號的速度慢是事實，不過，人類大腦擁有的神經元數量卻是太多（大約1000億個神經元）。每個神經元都通過成千上萬個突觸和來其他神經元相連，從而構成了複雜的神經網路。人類大腦的突觸能夠同時、原位地進行記憶和計算，這與馮·諾依曼架構存在著顯著的不同。

結語：類人腦晶元的商用前景有多光明？當智能手機中植入類人腦晶元後，智能手機不但會成超級計算機，還彷彿有了「生命」的特徵。那麼，如果類人腦晶元植入到各種各樣的設備中呢……

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