美國(guó)研究人員日前發(fā)明了一種基于人腦構(gòu)造設(shè)計(jì)的全新芯片電路板“Neurogrid”。據(jù)悉，Neurogrid能夠模擬人腦中的100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元和數(shù)十億個(gè)突觸連接，而其運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有普通電腦的9000倍之巨。然而，同人類(lèi)大腦的運(yùn)算速度相比，即便是Neurogrid也依舊相去甚遠(yuǎn)。

斯坦福大學(xué)生物工程學(xué)副教授夸貝納-波爾翰（Kwabena Boahen）在國(guó)際頂級(jí)期刊《電氣與電子工程師協(xié)會(huì)會(huì)刊》（IEEE）上表示，這一全新產(chǎn)品相比傳統(tǒng)模擬人腦運(yùn)算電腦的速度提高了許多，但其耗電量卻僅為后者的四萬(wàn)分之一。

“從單純能耗的角度出發(fā)，人類(lèi)大腦的運(yùn)算方式非常難以模擬。”波爾翰說(shuō)道。

然而，波爾翰以及美國(guó)和歐洲的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過(guò)使用硅晶體以及軟件模擬出了人類(lèi)大腦的神經(jīng)元構(gòu)造。

據(jù)悉，這個(gè)所謂的Neurogrid電路板由16塊特制的“神經(jīng)內(nèi)核（Neurocore）”芯片組成，且每塊芯片上都有超過(guò)65536個(gè)“硅神經(jīng)元”，這些神經(jīng)元可以通過(guò)80個(gè)參數(shù)進(jìn)行編程以模擬出不同類(lèi)型的神經(jīng)元。而且，這16塊芯片模擬出人腦1秒鐘內(nèi)的活動(dòng)內(nèi)容僅需1秒時(shí)間。

就外觀(guān)而言，Neurogrid電路板大小與iPad相當(dāng)，但其所能夠模擬的人腦運(yùn)算能力相比其他類(lèi)似模擬芯片要高出許多，而功耗比也十分驚人。據(jù)悉，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(The National Institutes of Health)為這一項(xiàng)目給予了資金支持，并在Neurogrid電路板原型問(wèn)世后為其授予了先鋒獎(jiǎng)(Pioneer Award)進(jìn)行表彰。

目前，貝納-波爾翰已經(jīng)將自己的工作重點(diǎn)放在了Neurogrid的應(yīng)用和成本控制方面。他希望通過(guò)編寫(xiě)電腦軟件的方式使那些不具備神經(jīng)學(xué)知識(shí)的電腦工程師也能夠利用Neurogrid來(lái)解決部分問(wèn)題，其中就包括控制機(jī)器人手臂等工作。

據(jù)悉，波爾翰目前正在同其他一些斯坦福大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)一種可以通過(guò)Neurogrid芯片控制的假肢。

“我們需要了解大腦是如何運(yùn)作的才能對(duì)此展開(kāi)編程，因此那些不具備神經(jīng)學(xué)知識(shí)背景的用戶(hù)也能輕松使用這一產(chǎn)品。”波爾翰說(shuō)道。當(dāng)前，每一塊Neurogrid電路板的售價(jià)高達(dá)4萬(wàn)美元，但波爾翰相信這一產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本有望通過(guò)現(xiàn)代大規(guī)模生產(chǎn)流程而迎來(lái)大幅下降，甚至下探至400美元的價(jià)格區(qū)間。

然而，盡管Neurogrid的能效比相比一臺(tái)模擬100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元的個(gè)人電腦提高了許多，但其依舊無(wú)法同我們的大腦相提并論。“人腦內(nèi)神經(jīng)元數(shù)量是Neurogrid的8萬(wàn)倍，而耗能僅為其三分之一。對(duì)于神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域的工程師們來(lái)說(shuō)，他們所面臨的最終挑戰(zhàn)就是在提供更好配置性和規(guī)模的同時(shí)擁有類(lèi)似于人腦一般的超高能耗比。”波爾翰最后說(shuō)道。