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微芯片上的演繹:神經(jīng)元與突觸的嬉戲

2013-07-24 14:51 閱讀:1239 來(lái)源:生物通 作者:網(wǎng)* 責(zé)任編輯:網(wǎng)絡(luò)
[導(dǎo)讀] 日前,瑞士蘇黎世大學(xué)與聯(lián)邦理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員首次成功研制出一種新型微芯片,能夠?qū)崟r(shí)模擬大腦處理信息的過(guò)程。這將有助于科學(xué)家們制造出能同周?chē)h(huán)境實(shí)時(shí)交互的認(rèn)知系統(tǒng)。

   日前,瑞士蘇黎世大學(xué)與聯(lián)邦理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員首次成功研制出一種新型微芯片,能夠?qū)崟r(shí)模擬大腦處理信息的過(guò)程。這將有助于科學(xué)家們制造出能同周?chē)h(huán)境實(shí)時(shí)交互的認(rèn)知系統(tǒng)。

  此前的類(lèi)似研究都局限于在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上研制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或在超級(jí)計(jì)算機(jī)上模擬復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),而這項(xiàng)最新研究的思路是,研發(fā)在大小、處理速度和能耗方面都可與真實(shí)大腦相媲美的電路。瑞士蘇黎世大學(xué)、

  研究人員表示,這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是直接在微芯片上模擬生物神經(jīng)元和突觸的屬性。

  做到這一點(diǎn)面臨的主要挑戰(zhàn),是配置由人造神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò),讓其能執(zhí)行特定的任務(wù)。瑞士科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)成功地攻克了這一“碉堡”,他們研發(fā)出一種神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng),能夠?qū)崟r(shí)執(zhí)行復(fù)雜的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)任務(wù),并借用這一系統(tǒng),演示了一個(gè)需要短期記憶以及前因后果的決策任務(wù),這一任務(wù)對(duì)于認(rèn)知測(cè)試不可或缺。

  在演示過(guò)程中,研究人員將這種人造神經(jīng)元合并成能執(zhí)行神經(jīng)處理模塊的網(wǎng)絡(luò),這些處理模塊與所謂的“有限狀態(tài)機(jī)”一樣,能夠?qū)⑿袨橛霉奖硎境鰜?lái),因此能采用一種自動(dòng)化的方式,將其轉(zhuǎn)移到神經(jīng)形態(tài)硬件內(nèi)。“有限狀態(tài)機(jī)”是一個(gè)數(shù)學(xué)概念,用來(lái)描述邏輯過(guò)程或者計(jì)算機(jī)程序。

  研究人員表示,這種網(wǎng)絡(luò)連接模式與哺乳動(dòng)物大腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)非常類(lèi)似。

  這是科學(xué)家們首次演示如何構(gòu)造出這種實(shí)時(shí)的硬件神經(jīng)處理系統(tǒng)。

  研究人員總結(jié)道,新方法研制出的神經(jīng)形態(tài)芯片可以像“變形金剛”一樣,構(gòu)造出不同類(lèi)型的行為模式。新研究對(duì)研發(fā)出新的腦啟發(fā)技術(shù)至關(guān)重要。例如,科學(xué)家們可以借用這一技術(shù),將芯片同傳感神經(jīng)形態(tài)元件(例如人造耳蝸或視網(wǎng)膜)結(jié)合在一起,制造出復(fù)雜的能同周?chē)h(huán)境實(shí)時(shí)交互的認(rèn)知系統(tǒng)。


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