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无脑人士别怕 德国科学家用芯片构筑大脑

日期:2009-11-29 17:30:00 作者:来不及思考 来源:爱活网 评论(-)

人体中最精密的器官是什么?恩,如果你还在思考这个问题,就说明你的大脑很有可能不是身上最复杂精密的器官,快去医院检查一下吧(玩笑^_^)。

人类大脑中有100多亿个神经细胞,储存的各种信息相当于5亿本书的知识,神经细胞间的回路比今天全世界的电话网络还要复杂1400多倍。而大脑工作的时候消耗的能源如果转换成电能,只相当于一只20瓦灯泡的功率,无愧于世界上最复杂精密仪器的称号。

正因为我们的大脑是如此的复杂,要在生物学上把它重建出来才会变得非常困难。不过如果我们把眼光投向生物学以外的地方,就会发现思路开阔了很多——计算机芯片中的晶体管就相当于人脑的神经细胞,电路就相当于神经细胞间的纤维突触,能不能按照人脑结构的思路来设计一台计算机呢?

答案是肯定的。德国海德堡大学的物理学家卡尔海因茨·迈尔正在协调由欧盟支持的FACETS项目,该项目的主要目标就是构建一台像大脑一样工作的神经计算机。

“芯片上的大脑”

如果有谁认为把计算机芯片堆成一个大脑的形状就能山寨出脑子,他一定是最没脑子的人。人类大脑和计算机芯片在3个方面具有明显的不同:消耗功率非常小、即使一部分失效也能运行良好、不用任何软件就能工作。

饭要一口口吃,事要一步步做。为了山寨人脑,首先必须搞清楚生物但的工作流程。FACETS的研究小组拆了一只可怜老鼠的大脑冰冻切片显微拍照(跟山寨厂抄手机板的过程一样,磨掉一层拍一张照片),把神经元的连接关系测了出来。搞清了神经元之间是如何连接的,整个网络又是如何工作并“学会”做新事情的。同时,另一个FACETS小组则开发出了简化的数学模型,以精确地描述这些测绘结果。

当测绘完成后,就进入了山寨的第二个步骤——照葫芦画瓢。首先在一块芯片上用晶体管建立300个神经元和50万个突触,用模拟元件来代表神经元,用数字元件来代表它们之间的通信。然后把很多块这样的芯片组成网络,整个网络中一共包含20万个神经元和5000万个突触——勉强达到了老鼠大脑的水平。目前FACETS的研究小组正在进行的就是这一步。

神经计算机实现的可能性 大脑和芯片原理上的共通性

从软件模拟到定制芯片,人类山寨大脑的手段不断进步 FACETS的神经网络计算机

整个神经网络由一整块20厘米直径的高纯度硅晶圆制成。如此大的芯片制造时难免会产生缺陷,但卡尔海因茨·迈尔表示,神经网络利用了大脑的容错原理,缺陷只会影响到网络中的一个突触或一个连接。

最终成型的神经计算机又是如何使用的呢?迈尔强调,制造数字计算机的原理并不能简单地套用到大脑建模设备上。要使它们工作须有一个全新的计算理论。FACETS的第三个小组正在就此开展工作。

根据FACETS的进度,第一台真正实用的神经计算机离我们可能还需5-10年的时间。5-10年后的电脑会变得越来越智能,或许,不久后我们真的能看到人工智能上街行游,要求身份证,要求获得恋爱权了?……

(编辑:Andrew Chu)
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