IBM首次展出再現(xiàn)人腦構(gòu)造的半導(dǎo)體芯片

IBM在2013年11月28日于日本川崎市舉行的“NANOBICSYMPOSIUM·新川崎·由創(chuàng)造之林誕生的未來(lái)”上，展出了再現(xiàn)人腦構(gòu)造的半導(dǎo)體“SyNAPSE（SystemsofNeuromorphicAdaptivePlasticScalableElectronics，神經(jīng)性自適應(yīng)塑料可微縮電子系統(tǒng)）芯片”的試制樣品。SyNAPSE芯片可對(duì)生物學(xué)傳感器產(chǎn)生反應(yīng)，模仿并擴(kuò)展對(duì)來(lái)自多種信息源的大量數(shù)據(jù)同時(shí)實(shí)施分析的人腦能力，發(fā)揮相關(guān)平臺(tái)的作用。IBM表示，此次是SyNAPSE芯片首次在日本展出。

SyNAPSE芯片為硅芯片，其架構(gòu)是從人腦的功能、省電性及緊湊性獲得的靈感。人腦由承擔(dān)運(yùn)算功能的神經(jīng)元（神經(jīng)細(xì)胞）、神經(jīng)元間的接合部（突觸）以及連接各神經(jīng)元的神經(jīng)軸索構(gòu)成。IBM為了用半導(dǎo)體再現(xiàn)人腦，用處理器實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)元，用存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)了突觸，用布線實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)軸索。此次展示的SyNAPSE芯片集成了256個(gè)神經(jīng)元、1024條神經(jīng)軸索及256k個(gè)突觸。該芯片由3.8×106個(gè)晶體管構(gòu)成，利用45nmSOI工藝制造，芯片面積為4.2mm2。其中，神經(jīng)元部分的面積為0.9mm2，軸索部分的面積為0.7mm2，突觸部分的面積為1.0mm2。

目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是按照定義好的程序?qū)嵤┐�行處理，是幾十年前設(shè)計(jì)出來(lái)的。這些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)擅長(zhǎng)串行編程后的高級(jí)及精確處理，但用于實(shí)時(shí)處理現(xiàn)實(shí)社會(huì)所產(chǎn)生的帶有噪聲的模擬大數(shù)據(jù)時(shí)，在功耗等方面受到很大限制。相比之下，容積約為2L的人腦雖然功耗只有約20W，運(yùn)轉(zhuǎn)較慢，但在根據(jù)認(rèn)識(shí)、解釋及圖形來(lái)行動(dòng)的作業(yè)方面表現(xiàn)更為出色。