IBM開發(fā)人腦神經(jīng)元模擬芯片 提升一萬倍能源效率

為了實現(xiàn)海量資料實時分析所需的每秒百萬兆次(exascale)運算速度，以滿足未來大量感測器流信息的需求(例如將在2024年建成的SKA超級電波望遠鏡)，IBM公司正開發(fā)一款模擬人腦神經(jīng)元運作的3D芯片，它可以為未來的認知電腦掃清道路。IBM研究中心科學家布魯諾·米歇爾(Bruno Michel)說：“我們采取了一種由人腦得到靈感的新研究方法。如同血液調(diào)整神經(jīng)元如何傳送信號一樣，通過復(fù)制大腦的這種封裝技術(shù)，我們希望能將現(xiàn)有設(shè)備壓縮一百萬倍，從而提升一萬倍的能源效率。”

IBM日前宣布，南非國家研究基金會以及荷蘭ASTRON電波天文學研究所(NIRA)也聯(lián)合投入這項研究計劃，目的是為澳洲沙漠的超級電波望 遠鏡海量資料開發(fā)可實時分析的技術(shù)。ASTRON項目將在南非安裝64個天線原型，以協(xié)助IBM與NIRA打造可實時分析百京位(Exabyte)資料的 超級運算架構(gòu)。ASTRON與IBMExascale技術(shù)中心研究人員強調(diào)，這項認知運算技術(shù)不只學習與模擬人腦，同時也提升了能源效率。

米歇爾稱：“如果你分析一個典型的微芯片，其中只有百萬分之一的晶體管用于執(zhí)行功能，而其它98%則用于冷卻。但在大腦中，40%的容量用于執(zhí)行功能，50%實現(xiàn)互連，而只有10%用于冷卻，因此我們想要開發(fā)出更接近這一比例的電腦。”

首先采用液體冷卻劑作為電池電解質(zhì)，為3D芯片提供電荷離子。冷卻劑/電解液將流入各層疊芯片間信道，其散熱片則作為電池電極。流經(jīng)3D芯片堆棧后，流體將返回到中央儲存庫而被冷卻，并在流回芯片之前進行充電。

為了處理來自SKA天線的訊號，該研究團隊將采用這些能以液體冷卻帶電的3D芯片堆疊，從而制作出微型服務(wù)器原型，幫助科學家捕捉到宇宙大爆炸 后的微弱信號。而由于來自SKA的資料信息大大超過網(wǎng)絡(luò)流量，該計劃最終可以處理商業(yè)、金融與醫(yī)療保健資料信息，讓未來的認知電腦提供exascale級 的資料處理能力。