９月１日，澎湃新聞（www.loaarchitects.com.cn）從浙江大學(xué)獲悉，浙江大學(xué)聯(lián)合之江實(shí)驗(yàn)室共同研制成功了我國(guó)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)（Darwin Mouse）。

本文圖片均為浙江大學(xué)官網(wǎng) 圖

這臺(tái)類腦計(jì)算機(jī)包含792顆浙江大學(xué)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，同時(shí)它也是目前國(guó)際上神經(jīng)元規(guī)模最大的類腦計(jì)算機(jī)。

與此同時(shí)，該團(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)（DarwinOS），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。

什么是類腦計(jì)算模式？浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授潘綱介紹說(shuō)，用硬件及軟件模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)制，構(gòu)造一種全新的人工智能系統(tǒng)，這種顛覆傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)的新型計(jì)算模式，就是類腦計(jì)算。其特點(diǎn)在于存算一體、事件驅(qū)動(dòng)、高度并行等，是國(guó)際學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的研究焦點(diǎn)，更是重要的科技戰(zhàn)略，“類腦計(jì)算已被看作是解決人工智能等計(jì)算難題的重要路徑之一?！?/p>

這款達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)面向馮·諾依曼架構(gòu)與神經(jīng)擬態(tài)架構(gòu)的混合計(jì)算架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)異構(gòu)計(jì)算資源的統(tǒng)一調(diào)度和管理，為大規(guī)模脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算任務(wù)提供運(yùn)行和服務(wù)平臺(tái)。項(xiàng)目研究骨干呂攀介紹說(shuō)：“目前達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)的功能任務(wù)切換時(shí)間達(dá)微秒級(jí)，可支持億級(jí)類腦硬件資源管理?！?/p>

由此，類腦計(jì)算機(jī)研究的價(jià)值真正得以實(shí)現(xiàn)——既可以應(yīng)用于生活中的智能任務(wù)處理，也可以應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)研究，為神經(jīng)科學(xué)家提供更快更大規(guī)模的仿真工具，提供探索大腦工作機(jī)理的新實(shí)驗(yàn)手段。

目前，浙江大學(xué)與之江實(shí)驗(yàn)室的科研人員基于Darwin Mouse類腦計(jì)算機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多種智能任務(wù)。研究者將類腦計(jì)算機(jī)作為智能中樞，實(shí)現(xiàn)抗洪搶險(xiǎn)場(chǎng)景下多個(gè)機(jī)器人的協(xié)同工作，涉及到語(yǔ)音識(shí)別、目標(biāo)檢測(cè)、路徑規(guī)劃等多項(xiàng)智能任務(wù)的同時(shí)處理，以及機(jī)器人間的協(xié)同。同時(shí)，還用類腦計(jì)算機(jī)模擬了多個(gè)不同腦區(qū)，建立了丘腦外側(cè)膝狀核的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，仿真了不同頻率閃動(dòng)的視覺(jué)刺激時(shí)該腦區(qū)神經(jīng)元的周期性反應(yīng)；借鑒海馬體神經(jīng)環(huán)路結(jié)構(gòu)和神經(jīng)機(jī)制構(gòu)建了學(xué)習(xí)-記憶融合模型，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)、詩(shī)詞、謎語(yǔ)等的時(shí)序記憶功能；實(shí)現(xiàn)了腦電信號(hào)的穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位實(shí)時(shí)解碼，可“意念”打字輸入。

別看現(xiàn)在的類腦計(jì)算機(jī)是個(gè)“大塊頭”，科學(xué)家們表示，隨著達(dá)爾文芯片及其他硬件的不斷迭代升級(jí)，體積縮小將指日可待。未來(lái)類腦計(jì)算機(jī)或?qū)⒅踩胧謾C(jī)、機(jī)器人，產(chǎn)生新的智能服務(wù)體驗(yàn)。

當(dāng)前，類腦計(jì)算研究還處于初級(jí)階段，Darwin Mouse類腦計(jì)算機(jī)，無(wú)論從規(guī)模還是智能化程度上都與真正的人類大腦還有很大的差距，但其意義在于能夠?yàn)檫@種技術(shù)路徑提供一個(gè)重要的實(shí)踐樣例，為研究人員提供一個(gè)工具和平臺(tái)，驗(yàn)證類腦算法，以更強(qiáng)的魯棒性、實(shí)時(shí)性和智能化去解決實(shí)際的任務(wù)。

浙江大學(xué)和之江實(shí)驗(yàn)室研究員的目標(biāo)是，希望隨著神經(jīng)科學(xué)發(fā)展和類腦計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件、工具鏈及算法的成熟，有朝一日能夠讓類腦計(jì)算機(jī)像馮·諾依曼架構(gòu)計(jì)算機(jī)一樣通用化，真正像大腦一樣高效工作，與馮·諾依曼架構(gòu)并存與互補(bǔ)去解決不同的問(wèn)題。