模擬芯片能夠模仿人腦神經(jīng)元和突觸的活動(dòng)

人腦一直給研究者提供靈感，神經(jīng)形態(tài)計(jì)算受到人腦的低功耗和快速計(jì)算特點(diǎn)啟發(fā)而出現(xiàn)，它或許會(huì)是超大規(guī)模機(jī)器和人工智能應(yīng)用（如自動(dòng)駕駛）未來(lái)的基石。 神經(jīng)形態(tài)芯片的最初思想可以追溯到加州理工學(xué)院的Carver Mead 教授在1990年發(fā)表的一篇論文。

Mead在論文中提出，模擬芯片能夠模仿人腦神經(jīng)元和突觸的活動(dòng)，與模擬芯片的二進(jìn)制本質(zhì)不同，模擬芯片是一種輸出可以變化的芯片。

但是目前，神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的發(fā)展受到傳統(tǒng)電子學(xué)固有局限的阻礙。 最近，由英國(guó)阿斯頓大學(xué)研究人員發(fā)起的一個(gè)新項(xiàng)目「Neu-ChiP」，展示了如何通過(guò)教授在微芯片上培育的人類腦干細(xì)胞來(lái)解決數(shù)據(jù)問(wèn)題，從而為機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的「范式轉(zhuǎn)變」奠定基礎(chǔ)。

該項(xiàng)目為期3年，獲得了歐盟委員會(huì)的「未來(lái)與新興技術(shù)」(Future and Emerging Technologies，F(xiàn)ET)項(xiàng)目350萬(wàn)歐元（約2700萬(wàn)人民幣）的資助； 英國(guó)、法國(guó)、西班牙、瑞士和以色列的高校和機(jī)構(gòu)也參與其中，包括英國(guó)羅浮堡大學(xué)、巴塞羅那大學(xué)、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心、以色列理工學(xué)院和3Brain AG 公司。

芯片上的大腦

在Neu-ChiP項(xiàng)目中，研究小組將把類似于人類大腦皮層的干細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)分層放在微芯片上。然后通過(guò)向細(xì)胞發(fā)射不斷變化的光束模式來(lái)刺激細(xì)胞。

項(xiàng)目利用先進(jìn)的3D電腦模型可以觀察細(xì)胞發(fā)生的任何變化，了解他們的適應(yīng)能力如何。 這模仿了人類大腦的可塑性，可以迅速適應(yīng)新的信息。 據(jù)悉，該項(xiàng)目將在培養(yǎng)皿中設(shè)計(jì)神經(jīng)元回路并訓(xùn)練它們進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的能力，將為大腦如何計(jì)算信息并找到解決方案提供新的見(jiàn)解。 開(kāi)發(fā)的技術(shù)甚至可能有助于設(shè)計(jì)獨(dú)特的人機(jī)界面。 而且，該項(xiàng)目不僅要建立一個(gè)由許多非常復(fù)雜的人類神經(jīng)細(xì)胞組成的系統(tǒng)模型，研究人員還將嘗試超越這個(gè)模型，將神經(jīng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)到一個(gè)能夠進(jìn)行非平凡計(jì)算的狀態(tài)。

芯片上的大腦：致力于突破人工智能的界限（cr: 3Brain AG） 項(xiàng)目的生物學(xué)專家表示，這個(gè)項(xiàng)目將致力于尋求建立神經(jīng)形態(tài)電路，并將新興的電子設(shè)備與生物神經(jīng)元結(jié)合起來(lái)。 在合成生物學(xué)的背景下，看到活細(xì)胞中的計(jì)算是如何從數(shù)字化通過(guò)模擬進(jìn)化到神經(jīng)形態(tài)計(jì)算范式，這將會(huì)令人印象深刻。 阿斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)教授David Saad說(shuō): 「我們的目標(biāo)是利用人類大腦無(wú)與倫比的計(jì)算能力，極大地提高計(jì)算機(jī)幫助我們解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。我們相信，這個(gè)項(xiàng)目有可能突破目前處理能力和能源消耗的局限，從而帶來(lái)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的范式轉(zhuǎn)變?！?br />

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