浙江大学和杭州电子科大跨学科团队合作研发类脑芯片，“读懂”人脑简单意念

    本报杭州12月22日讯  浙江大学和杭州电子科技大学的科学家日前成功研发出国内首款基于硅材料（CMOS）的脉冲神经网络（SNN）类脑芯片，研究成果在线发表于《中国科学：信息科学》英文版。

    这款名为“达尔文”的芯片面积为25平方毫米，比1元硬币还小很多。“达尔文”研发团队的主要成员之一、浙江大学博士生沈君成说，这一跨学科团队研发的芯片就像一个简化的动物大脑：上面集成了2048个用硅材料制成的仿生神经元，可支持超过400万个神经突触和15个不同的突触延迟。这款芯片的工作方式也非常接近动物的大脑：它从外界接收并积累刺激，产生脉冲——一种电信号——来传递和处理信息。从原理上看，动物脑，包括人脑，正是这样工作的。

    近年来，大量智能应用被开发出来，承担过去只有人类才能完成的任务。比如摄像头自动识别人脸，判断照片中的人是男是女、年轻还是年老等。但现有的智能设备普遍依赖传统芯片，由于其运算能力与电池蓄电量的局限性，很多小型设备往往需要调用远程的云服务来实现一些复杂的智能算法。浙大微电子学院的朱晓雷博士说，相比之下，采用脉冲神经网络的类脑芯片功耗要小得多，用电省、发热少，可以作为协处理器为小型设备提供智能算法的硬件加速，从而减少对于云服务的依赖。“同时，人脑在模糊信息的智能处理方面有独到的优势，因此‘达尔文’未来有望在图像识别、音视频理解、自然语言处理等方面突显独特价值。”

    在为期一年多的研发中，科学家为“达尔文”开发了两款简单的智能应用。杭州电子科技大学电子信息学院的马德博士说，这款类脑芯片可以识别不同人手写的1到10这10个阿拉伯数字，并且可以“读懂”人脑的简单意念。在浙大的一个实验室里记者看到，“达尔文”接收一位科研人员的脑电波，随后作出反应，控制电脑屏幕上的篮球准确地向左或向右移动。马德博士说，“达尔文”事先经过学习训练，熟悉了操作者的脑电波，此后遇到熟悉的外界刺激，就能调动相应的神经元作出反应，形成通路，最终输出向左或向右的命令。

    科学家表示，这项研究的一项关键意义在于，“达尔文”的工作方式正不断接近人脑，这是人工智能研究创新的一个方向。下一步，继续扩大芯片上的神经元网络规模，就有望将其应用于脑机接口等更复杂的应用。

    据介绍，现在国际上领先的SNN类脑芯片研究成果是IBM公司在美国国防部高级研究计划局（DARPA）支持下研发的TrueNorth芯片，采用了更为先进的工艺，单个芯片上支持100万个神经元。目前，TrueNorth芯片属于禁运的高科技产品。“我们的工作正是在追踪这一国际前沿，研发拥有自主知识产权的SNN类脑芯片。”朱晓雷说。