神經(jīng)計(jì)算機(jī)  neural computer

定義：模仿神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作機(jī)理而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。

學(xué)科：計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)_通論_計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類型

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

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

計(jì)算機(jī)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(jì)算見長，在馮·諾依曼架構(gòu)中，計(jì)算模塊和存儲(chǔ)單元是分離的，CPU（中央處理器）在執(zhí)行命令時(shí)必須先從存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)。每一項(xiàng)任務(wù)，如果有十個(gè)步驟，那么CPU會(huì)依次進(jìn)行十個(gè)回合的“讀取—執(zhí)行”，這就造成了延時(shí)，并將大量功耗花費(fèi)在了數(shù)據(jù)讀取上。當(dāng)然多核、多CPU或一些常用數(shù)據(jù)的就地存儲(chǔ)，會(huì)一定程度上緩解這些問題，但這種中心處理的架構(gòu)會(huì)限制處理能力的進(jìn)一步發(fā)展。

反觀人的大腦，在處理模糊信息、將分離信息進(jìn)行互聯(lián)分析上具有很高的靈活性，科學(xué)家們?cè)噲D通過模擬人腦結(jié)構(gòu)與運(yùn)算機(jī)制來發(fā)展新的計(jì)算技術(shù)，克服傳統(tǒng)的馮·諾依曼計(jì)算機(jī)高功耗、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)分離等問題，以期實(shí)現(xiàn)高能效與高智能水平的計(jì)算。神經(jīng)計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

神經(jīng)計(jì)算機(jī)可以模仿人類大腦的判斷能力和適應(yīng)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(yīng)的行動(dòng)。神經(jīng)計(jì)算機(jī)除有許多處理器外，還有類似神經(jīng)的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)相連。它把每一步運(yùn)算分配給多臺(tái)微處理器同時(shí)運(yùn)算，其信息處理速度和智能會(huì)大大提高。神經(jīng)計(jì)算機(jī)的信息不是存在存儲(chǔ)器中，而是存儲(chǔ)在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)網(wǎng)中。若有節(jié)點(diǎn)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(shí)別能力。

2020年，我國研制成功了首臺(tái)基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)類腦芯片的類腦計(jì)算機(jī)，也是目前國際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計(jì)算機(jī)。這臺(tái)類腦計(jì)算機(jī)包含792顆自主研制的達(dá)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(dāng)，典型運(yùn)行功耗只需要350~500瓦。與此同時(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還研制了專門面向類腦計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)——達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)類腦計(jì)算機(jī)硬件資源的有效管理與調(diào)度，支撐類腦計(jì)算機(jī)的運(yùn)行與應(yīng)用。

模仿人類大腦功能的神經(jīng)計(jì)算機(jī)已有多個(gè)開發(fā)成功實(shí)例，它標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入第六代。與以邏輯處理為主的第五代計(jì)算機(jī)不同，它本身可以判斷對(duì)象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應(yīng)的行動(dòng)，而且可同時(shí)并行處理實(shí)時(shí)變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié)論。神經(jīng)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的復(fù)雜問題，運(yùn)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(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授 楊鑫）

責(zé)任編輯：張鵬輝