以假乱真的硅神经元，能复制人脑吗？( 二 ) _小知识

*译者注：Spaun是Semantic Pointer Architecture Unified Network的缩写。
神经形态芯片在执行复杂的计较使命时，功耗极低，这引起了科技行业的存眷。神经形态芯片的潜在贸易应用包罗高能效超等计较机、低功耗传感器和自进修机械人。但生物学家心中有一种分歧的应用：构建一个功能齐备的人脑复成品。

今天的很多神经形态系统，从IBM和英特尔开辟的芯片，到作为欧盟人脑打算一部门所建立的两种芯片，研究人员都可以利用，他们可以长途拜候它们来运行他们的仿真。研究人员正在用这些芯片建立单个神经元和突触的邃密模子，并解读各单位若何堆积在一路以建立更大的脑子系统。这些芯片许可神经科学家在现实硬件上查验视觉、听觉和嗅觉若何工作的理论，而不仅仅是用软件仿真。最新的神经形态系统也使研究人员得以起头进行更具挑战性的使命，即复制人类若何思虑和进修。
此刻还只是起步阶段，要真正释放神经形态芯片的潜力将需要理论、尝试和计较神经科学家以及计较机科学家和工程师的配合尽力。但最终的方针很是宏伟，并不亚于弄清晰脑的各个构成部门是若何配合缔造思惟、豪情甚至意识。
英特尔神经形态计较尝试室本家儿任、计较机工程师迈克·戴维斯（Mike Davies）说道：“经由过程逆标的目的工程复制脑，是我们能接管其挑战的最大志勃勃的手艺难题之一。 ”
问题全在于架构
加州理工学院的科学家卡弗·米德（Carver Mead）在20宿世纪80年月缔造了“神经形态”（neuromorphic）一词，因为他注重到，与作为现代计较机芯片构件的数字晶体管分歧，模拟晶体管更接近神经元的生物物理性质。具体来说，仿真电路中很是细小的电流（细小到电路现实上处于 "封闭 "状况）表示出近似于生物神经元中离子流过通道的动力学性质，而这种流动并不导致动作电位。
贾科莫·因迪维里（Giacomo Indiveri）对米德及其同事们的工作很感乐趣，90年月中他决议到加州理工学院做博士后研究。此刻，因迪维里是瑞士苏黎宿世大学的一名神经形态工程师，他所带领的研究小组是少数几个延续米德利用低电流模拟电路方式的研究小组之一。因迪维里和他的团队手工设计芯片的结构，这个过程可能需要几个月的时候。他说道：“因为我们试图提出巧妙的解决方案来实现神经动力学，这仍然是铅笔和纸张的工作。若是您在做模拟，那么这在很大水平上仍然是一门艺术。 ”
一旦确定了结构，他们就会将设计经由过程电子邮件发送给代工场，这是一家制造智妙手机和电脑芯片的紧密金属锻造工场。最终的成果看起来大致上就像智妙手机芯片一样，但它的功能就像“神经元”构成的收集，经由过程几个节点传布电脉冲。在这些模拟神经形态芯片中，旌旗灯号是经由过程现实的电脉冲来中继的，这些脉冲的强度可以分歧。就像在脑中一样，信息是经由过程分歧神经元的脉冲按时（timing）来传递的。
因迪维里说道：“若是您把此中一个神经元的输出给神经心理学家看，他将无法告诉您这事实是来自硅神经元仍是来自生物神经元。 ”
这些硅神经元代表了复制神经系统有机湿件（wetware）的不完美测验考试。生物神经元是模拟-数字夹杂系统；它们的动作电位仿照数字硬件的离散脉冲，但它们也是模拟的，因为神经元中的电压程度会影响传输的信息。
模拟神经形态芯片的特点是硅神经元与生物神经元的物理行为很是相似，但它们的模拟性质也使它们传输的旌旗灯号不那么切确。固然在进化上我们的脑已经找到了抵偿其组件不切确的方式，但研究人员却将其根基概念带入了数字范畴。 IBM和英特尔等公司都专注于数字神经形态芯片，其硅神经元复制了生物神经元中的信息流动体例，但物理道理分歧。之所以采纳分歧的物理道理，这和传统数字芯片占有了我们绝大大都计较机和电子产物的原因不异，缘于其更高的靠得住性和更轻易制造。

以假乱真的硅神经元，能复制人脑吗？( 二 )

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