本帖最後由 太安樓肥貓 於 2014-8-10 19:41 編輯
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科學家最近研發出一種耗電量比助聽器還要小的計算機晶片,此晶片的計算能力更優勝於現今的超級電腦。最有趣的是,科學家研發這晶片結構的靈感來源於人類腦袋。此晶片是由IBM 的科學家研發的,被命名為TrueNorth。
據《紐約時報》報道,IBM的研究人員開發出的這一款晶片,相對於以往産品能更好地模擬人腦。這一研究成果已經發表在《科學》雜誌上。
IBM在這篇論文中表示,該公司利用傳統的硅晶片製造工藝開發了一款“神經突觸處理器”,能像傳統的超級計算機一樣處理高度複雜的計算任務,同時能耗不超過普通的助聽器電池。
這一晶片由54億個晶體管組成,比英特爾至強處理器中使用的晶體管數量多10億個。
TrueNorth的核心區域內密密麻麻的擠滿了4096個處理核心
IBM的研究人員在這款晶片中設計了由4096個神經突觸核心構成的網狀網絡。每個核心都包含計算、存儲,以及與晶片其他部分通信的元件。這些核心可以並行運行。
IBM表示,多個此類晶片可以無縫地互聯,從而形成神經突觸超級計算機。IBM已經使用了16塊晶片開發了一台這種超級計算機。
IBM科學家是怎樣把人腦的數學模型抽象成一顆芯片的?看完上面的圖你就明白了
這一新設計有可能變革傳統計算技術。自上世紀40年代以來,基於馮·諾依曼(John von Neumann)架構的計算機一直沒有太大改變。馮·諾依曼計算機將程序的數據存儲在內存之中。
與此不同,TrueNorth依靠神經網絡,能像人腦一樣去探測並識別模式。簡而言之,當你的大腦發現與字母不同部分相關聯的模式時,能夠將這些字母關聯在一起,從而識別出單詞和整句。
TrueNorth的基礎架構類似於人腦神經元和突觸
對於計算技術長期存在的一大問題,這一晶片很可能將取得突破。目前的計算機能很好地進行數學計算或閲讀單詞,但無法理解內容的含義,或識別及歸類物體。而人腦可以很容易地完成這些工作。利用一段視頻,IBM測試了這種晶片能否識別人物、汽車、卡車和巴士,而結果非常成功。
關於複雜度,這款晶片整合了100萬個神經元,與普通蜜蜂的大腦水平相當。而人腦平均包含1000億個神經元。但隨着時間推移,這一技術可被用於開發具有理解能力的計算機。
目前,這款晶片每秒每瓦可實現460億次神經突觸操作,這一指標是為了與傳統晶片進行對比。衡量傳統晶片性能的一個主要指標為每秒浮點運算次數。目前,最節能的超級計算機能實現45億次的每秒浮點運算次數。
IBM的研究人員在論文中表示,類似TrueNorth的晶片將可以與傳統系統配合使用,從而充分發揮其能力解決問題。這樣的系統也可能匹敵當前的超級計算機,被用於與智能手機類似大小的設備,同時有着更低的能耗。
這一項目獲得了美國國防部研發部門DARPA的資助。IBM與Cornell Tech以及iniLabs進行了合作。
這是IBM開發出的神經元計算機原型,它搭載了16顆TrueNorth芯片
TrueNorth(左)對比傳統處理器(右)的熱成像圖,很明顯,右邊要火熱得多
橫軸是處理器頻率,縱軸是處理器每平方厘米所消耗的能源,傳統的馮·諾伊曼結構處理器已經在煎雞蛋道路上越走越遠
IBM SyNAPSE專案的技術專案經理Bill Risk說明神經突觸晶片的未來可能應用。圖中的球體裝有32個視訊鏡頭及麥克風,可在環境中四處滾動從事環境資料蒐集的研究工作。
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如果研究進展順利,TrueNorth將是自個人電腦誕生以來,整個計算機行業最大的一次變革——也許,未來的計算機不僅僅只是依靠計算速度和海量數據庫進行工作,它們還能真正進行“思考”。
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