科學(xué)家為視網(wǎng)膜芯片加入仿神經(jīng)感知功能

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(Eidgenossische Technische Hochschule，ETH)神經(jīng)訊息研究所(theInstitute of Neuroinformatics，INI)旗下的仿神經(jīng)感知系統(tǒng)(Neuromorphic Cognitive Systems，NCS)研究團(tuán)隊(duì)，將感知功能──脈絡(luò)依賴(context-dependent)的運(yùn)動模式分類──加入了所開發(fā)的矽視網(wǎng)膜(silicon-retina)半導(dǎo)體晶片。

NCS的任務(wù)就是打造模擬不同神經(jīng)功能的生物半導(dǎo)體元件，不過并非僅制作反應(yīng)永遠(yuǎn)相同的直覺式感測器-馬達(dá)回饋循環(huán)，該研究團(tuán)隊(duì)也嘗試將脈絡(luò)依賴的感知功能加入，利用仿神經(jīng)數(shù)位/類比混合訊號半導(dǎo)體晶片，針對特定狀況做出適當(dāng)反應(yīng)。如同IBM最近發(fā)表的感知運(yùn)算成果，NCS也是在事件導(dǎo)向(event-driven)的神經(jīng)元間通訊拓樸，利用了數(shù)位電壓棘波(spike)。

根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)主持人、蘇黎世大學(xué)(UniversityofZurich)教授GiacomoIndiveri表示，NCS研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是透過打造一個(gè)反映高層次感知行為的系統(tǒng)化策略，補(bǔ)償生物神經(jīng)元因雜訊、漏電等導(dǎo)致的不精確特性;該研究團(tuán)隊(duì)相信已經(jīng)找到了一個(gè)有效的解決方案，藉由將充滿雜訊的低層次電路映像至「模型」半導(dǎo)體神經(jīng)元的抽象運(yùn)算層(abstractcomputationallayer)，以產(chǎn)生所謂的「軟狀態(tài)機(jī)(softstatemachine)」。

以矽視網(wǎng)膜為例，其雜訊神經(jīng)元偏置電壓利用集群活動測量(population-activitymeasurements)被映射為抽象神經(jīng)元的模型參數(shù)，接著抽象運(yùn)算層就能確實(shí)地執(zhí)行感知功能的處理步驟──也就是在這里進(jìn)行脈絡(luò)依賴(context-dependent)的運(yùn)動模式分類。因?yàn)檐洜顟B(tài)機(jī)能被精確地建模，硬體合成方法能用來自動連結(jié)特定感知抽象神經(jīng)元?，F(xiàn)在NCS研究團(tuán)隊(duì)正在試圖將該技術(shù)擴(kuò)展至矽視網(wǎng)膜以外的其他仿神經(jīng)晶片，例如矽耳蝸。