美欲開發(fā)防大腦處理器 增強(qiáng)信號處理數(shù)據(jù)分析能力

近日消息，美國政府正試圖用先進(jìn)計(jì)算模仿人類大腦功能，并將此種方法用于復(fù)雜信號處理和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域。

美國國防預(yù)先研究計(jì)劃局(DARPA)已開始征求發(fā)展模仿人類大腦皮層處理器功能的相關(guān)技術(shù)信息(DARPA-SN-13-46)。

DARPA微系統(tǒng)技術(shù)辦公室(MTO)正向工業(yè)界和學(xué)術(shù)界征求關(guān)于腦皮層處理技術(shù)和應(yīng)用的相關(guān)信息，支持DARPA在信號處理和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域的新計(jì)劃。

DARPA研究人員表示：該計(jì)劃盡管本質(zhì)上并不是神經(jīng)科學(xué)計(jì)劃，但嚴(yán)重依賴于從大腦皮層計(jì)算神經(jīng)科學(xué)獲取到的多種神經(jīng)模型。

研究人員表示：即使采用最現(xiàn)代的信號和圖像分析系統(tǒng)，捕獲高帶寬和充滿噪聲的模糊數(shù)據(jù)流中的復(fù)雜時空結(jié)構(gòu)問題仍是重大挑戰(zhàn)。

目前的計(jì)算方法幾乎都是計(jì)算密集型的，只能從不太大的數(shù)據(jù)中提取有限的空間結(jié)構(gòu)。同時，由于異常探測問題，今天的機(jī)器智能甚至面對著更大的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@需要識別出正常信號的所有方面，才能判定那些是不相符的信號。

為了加以替代，DARPA正在尋求高性能、低能耗的新方法。今天的方法，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、貝葉斯技術(shù)以及圖像知識結(jié)構(gòu)，都提供了解決該問題的部分性方案，但卻缺乏更具效率地分析更大、更復(fù)雜數(shù)據(jù)集的能力。

DARPA的研究人員表示，今天的計(jì)算方法不僅密集型的，而且表現(xiàn)出有限的并行性，對高精度計(jì)算嚴(yán)重依賴，同時在很多情況下沒有考慮瞬態(tài)數(shù)據(jù)。

一種基于人類和其他哺乳動物大腦的新方法能夠高效捕獲空間和時間結(jié)構(gòu)，并能實(shí)時解決極度困難的識別問題。

盡管徹底理解大腦皮層如何工作超出了目前的技術(shù)發(fā)展水平，研究人員正在確定一些基本的算法原理，并將其融合到機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中。

專家表示：受神經(jīng)模型，特別是大腦皮層啟發(fā)的算法，能識別復(fù)雜的空間和時間模式，并能適應(yīng)變化的環(huán)境。這些算法代表著富于前景的數(shù)據(jù)流過濾和處理方法，并有潛力提高數(shù)據(jù)識別的性能和能力。

DARPA要求公司和大學(xué)為發(fā)展基于分層暫存記憶(HTM)大腦皮層處理器提供概念和技術(shù)，這是一整套大腦皮層處理模型而非一種具體算法。

分層暫存記憶對發(fā)展大腦皮層處理器非常必要，例如對于時空識別、稀疏分布表達(dá)的使用、柱狀模塊化結(jié)構(gòu)等方面。在類似大腦皮層的模型中，利用數(shù)據(jù)表達(dá)的時空演進(jìn)來構(gòu)成關(guān)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。

稀疏分布表達(dá)構(gòu)成了分層暫存記憶的關(guān)鍵元件，因?yàn)樗麄儗⒁饬x分配到每一位并根據(jù)重疊特征的相似程度來表達(dá)特性。

DARPA研究人員表示，大腦皮層計(jì)算模型應(yīng)能耐受不完整的數(shù)據(jù)并能大規(guī)模并行，極具能量效率和可擴(kuò)展性。該模型也應(yīng)具有最低限度的計(jì)算精確度需求，并能以超高密度和低能耗方式實(shí)現(xiàn)。

對于該計(jì)劃，DARPA正在尋求四個方面的信息：算法、硬件、系統(tǒng)和應(yīng)用。

算法方面應(yīng)能做概率性的邏輯計(jì)算，并使用學(xué)習(xí)技術(shù)逐漸改善系統(tǒng)能力;硬件方面將涉及受大腦皮層模型啟發(fā)的大規(guī)模并行、自適應(yīng)、概率算法，大腦皮層模型能高效映射到簡單、低功耗的硬件上;系統(tǒng)部分將實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用;應(yīng)用部分將包括視覺和圖像系統(tǒng)、傳感器融合、機(jī)器人控制以及其他復(fù)雜的信號處理應(yīng)用。

向DARPA提交信息的郵件應(yīng)在2013年9月25日之前發(fā)出。