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德科学家造出“芯片上的大脑” 超越人脑大革命

  德国科学家创造了大脑革命之外的“片上大脑”

  人脑通常被称为电脑,但人脑在没有任何软件的情况下工作如何?欧洲研究人员说,一个全新的神经计算领域将回答你的问题。他们设计了一个“芯片大脑”原型,这是未来的神经计算机的原型。德国海德堡大学的“大脑芯片”原型
德国海德堡大学的物理学家Karlheinz Meier正在协调欧盟的支持FACETS项目,汇集七个国家15个研究机构的科学家进行研究。由于神经科学研究的结果,他们正在建造一个像大脑一样工作的神经计算机,但规模要小得多。迈耶说:“我们都知道,大脑具有惊人的能力,我们即将开发的操作系统生物学将借鉴大脑的知识,也许将成为新一轮信息技术革命的一部分。”
人脑和计算机日常使用在三个方面存在显着差异:功耗非常低,即使在组件发生故障时性能也很好,而且没有任何软件的可操作性。那么它是如何计算的呢?没有人知道。然而,FACETS的一个团队正在对脑细胞,神经元进行详细的研究,以确定它们是如何工作的,以及它们是如何连接的,以及这些网络如何“学习”做新的事情。迈尔说:“迈耶说:”我们处于一个生物学家面临的情况,几年前人们开始绘制人类基因组并获得实用性。我们的同事现在也记录了神经组织的数据来表征神经元和突触,他们的联系是一个工业规模的工作,记录了许多神经细胞数据并将其放置在数据库中。“同时,另一个FACETS小组正在开发简化的数学模型,以准确描述这些复杂的行为正在被揭示。虽然这些神经元可以被详细模拟,但它们太复杂,不能用软件或硬件来实现。研究人员的目标是使用这些模型来创建一个模拟大脑的“神经计算机”。第一步是在单个芯片上创建300个神经元和500,000个突触的网络。该团队使用模拟电子学来表示神经元和数字电子器件来表示它们之间的通信。这是一个独特的组合。由于神经元非常小,这个系统比生物等效性快十万倍,比软件模拟快一千万倍。迈耶说:“我们可以在1秒内完成一天的模拟。”目前,研究人员可以使用网络在互联网上工作,而无需亲自前往海德堡。新计算
然而,网络的这个“第一阶段”是在映射和建模工作产生结果设计之前。目前,该小组正在建立一个“二期”网络,其中包括20万个神经元和5千万个突触,将纳入迄今为止所有的神经科学发现。该团队在一个20厘米的硅晶圆上建立了网络,通常在批量生产芯片的切割和封装之前使用。这种做法将有助于制造更紧凑的设备。以前,“晶圆尺寸集成”从来没有被用过,因为这样一个大的电路将不可避免地造成制造上的缺陷。迈耶说:“我们的芯片有缺陷,但是每个缺陷只能影响网络中的一个突触或一个连接,我们利用容错的原理使整个晶圆成为一个神经网络。”如何使用神经电脑?迈尔强调,制造数字电脑的原则并不仅仅适用于大脑建模设备。必须有一个全新的计算理论来运作。另一个FACETS团队正在研究这个。超越大脑
一个真正的实用的神经电脑离我们可能需要五年时间。迈尔说,第一步可能是添加一个小型设备到您的家用电脑,可以处理非常复杂的输入数据,并提供一个简单的结果。典型的应用程序可能是互联网搜索。从长远来看,哪里需要做出复杂而艰难的决定,哪里会有神经电脑的身影。例如,公司可以使用神经计算机在做出重要的业务决策时评估这个决定的效果。在当今经济低迷的情况下,很多公司都希望有这样的计算机!那么,神经计算机的发展最终会走向吗?迈尔指出,神经计算机的低功耗和容错性可能会减小它们的大小组件的分子大小“,这样我们可以制造完全不同的电脑设备,具有出色的性能,而且在某些时候,它们的性能可能甚至超越大脑。”
 

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