神經(jīng)計算機  neural computer

定義：模仿神經(jīng)網(wǎng)絡的工作機理而設計的計算機。

學科：計算機科學技術(shù)_通論_計算機系統(tǒng)類型

相關(guān)名詞：大數(shù)據(jù) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡 仿腦機

圖片來源：視覺中國

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計算機的發(fā)展，最初是基于馮·諾依曼架構(gòu)的。馮·諾依曼以數(shù)值計算見長，在馮·諾依曼架構(gòu)中，計算模塊和存儲單元是分離的，CPU（中央處理器）在執(zhí)行命令時必須先從存儲單元中讀取數(shù)據(jù)。每一項任務，如果有十個步驟，那么CPU會依次進行十個回合的“讀取—執(zhí)行”，這就造成了延時，并將大量功耗花費在了數(shù)據(jù)讀取上。當然多核、多CPU或一些常用數(shù)據(jù)的就地存儲，會一定程度上緩解這些問題，但這種中心處理的架構(gòu)會限制處理能力的進一步發(fā)展。

反觀人的大腦，在處理模糊信息、將分離信息進行互聯(lián)分析上具有很高的靈活性，科學家們試圖通過模擬人腦結(jié)構(gòu)與運算機制來發(fā)展新的計算技術(shù)，克服傳統(tǒng)的馮·諾依曼計算機高功耗、存儲數(shù)據(jù)分離等問題，以期實現(xiàn)高能效與高智能水平的計算。神經(jīng)計算機應運而生。

神經(jīng)計算機可以模仿人類大腦的判斷能力和適應能力，并行處理多種數(shù)據(jù)，判斷事物的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應的行動。神經(jīng)計算機除有許多處理器外，還有類似神經(jīng)的節(jié)點，每個節(jié)點與其他節(jié)點相連。它把每一步運算分配給多臺微處理器同時運算，其信息處理速度和智能會大大提高。神經(jīng)計算機的信息不是存在存儲器中，而是存儲在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡網(wǎng)中。若有節(jié)點斷裂，電腦仍有重建資料的能力。它還具有聯(lián)想記憶、視覺和聲音識別能力。

2020年，我國研制成功了首臺基于自主知識產(chǎn)權(quán)類腦芯片的類腦計算機，也是目前國際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計算機。這臺類腦計算機包含792顆自主研制的達爾文2代類腦芯片，支持1.2億脈沖神經(jīng)元、近千億神經(jīng)突觸，與小鼠大腦神經(jīng)元數(shù)量規(guī)模相當，典型運行功耗只需要350~500瓦。與此同時，研發(fā)團隊還研制了專門面向類腦計算機的操作系統(tǒng)——達爾文類腦操作系統(tǒng)，實現(xiàn)對類腦計算機硬件資源的有效管理與調(diào)度，支撐類腦計算機的運行與應用。

模仿人類大腦功能的神經(jīng)計算機已有多個開發(fā)成功實例，它標志著電子計算機的發(fā)展進入第六代。與以邏輯處理為主的第五代計算機不同，它本身可以判斷對象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應的行動，而且可同時并行處理實時變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié)論。神經(jīng)計算機從模擬人腦的神經(jīng)元互連結(jié)構(gòu)和相互作用出發(fā)，來改善傳統(tǒng)計算機的復雜問題，運作原理越來越接近人腦分析處理問題的方式。這種發(fā)展僅僅是剛剛起步，前途沒有止境。

（延伸閱讀作者：大連理工大學計算機科學與技術(shù)學院教授 楊鑫）

責任編輯：張鵬輝