IBM發表可模擬人腦認知能力的運算晶片

IBM週三(8/18)發表新一代的實驗性電腦晶片，可模擬人腦的感知、行動，和認知能力，此技術可望以更低的功率開創全新的電腦應用。

有別於傳統電腦的設計概念，IBM開發的第一代神經突觸(neurosynaptic)運算晶片能透過先進演算法和矽晶電路重現人腦等生物系統中的刺突神經元(spiking neuron)和突觸間的互動作用。IBM已成功製作出兩顆原型晶片，現正進行測試中。

此晶片可用來建置「認知電腦」(cognitive computer)，此系統無需以現今傳統電腦的方式編程，它能像人腦架構一樣透過建立假設、找出關連性、從結果與經驗來學習。

為進行這項研究，IBM結合了奈米科學和超級電腦理論，成立了一項多年的認知電腦計畫。同時，IBM也與合作的大學，包括哥倫比亞大學、康乃爾大學、威斯康辛大學麥迪遜分校等，獲得了美國國防先進研究計畫署(DARPA)約2100萬美的經費贊助，將進行第二階段的仿神經可適應性塑膠微縮電子系統(Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics，SyNAPSE)計畫。

IBM表示，這項計畫是自馮紐曼(von Neumann)典範主導電腦架構超過50多年以來的重大突破。未來運算應用對於功能性的要求將越來越高，但傳統架構已不足以提供足夠的效能。此晶片是推動電腦從運算演進到學習系統的重要里程碑，可為商業、科學和政府機構開啟新一代的電腦系統和應用。

此認知運算原型晶片中並未包含任何的生物單元，IBM是將數位矽晶電路設計為神經突觸核心，並具備整合的記憶體、運算和通訊功能。

這兩顆原型晶片均採用45奈米SOI-CMOS製程製造，並包含256個神經元。其中一個核心中有262,144個可程式突觸，另一個有65,536個學習突觸。IBM團隊已成功展示了此晶片的簡單應用，包括導航、機器視覺、圖案辨認、關連記憶和分類等。

IBM的長期目標是建立一個具備1000億個神經元和數千兆個突觸的晶片系統，但僅消耗1KW的功率，同時體積只有不到2公升。(編譯/范眠)
 

2022/4/11更正啟事：原提及神經元數和突觸數量有誤，正確應為1000億個神經元和數千兆個突觸，內文已修正。