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”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芯片可對生物學(xué)傳感器產(chǎn)生反應(yīng)，模仿并擴展對來自多種信息源的大量數(shù)據(jù)同時實施分析的人腦能力，發(fā)揮相關(guān)平臺的作用。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，用處理器實現(xiàn)了神經(jīng)元，用存儲器實現(xiàn)了突觸，用布線實現(xiàn)了神經(jīng)軸索。此次展示的SyNAPSE芯片集成了256個神經(jīng)元、1024條神經(jīng)軸索及256k個突觸。該芯片由3.8×106個晶體管構(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。

目前的計算機系統(tǒng)都是按照定義好的程序?qū)嵤┐刑幚?，是幾十年前設(shè)計出來的。這些計算機系統(tǒng)擅長串行編程后的高級及精確處理，但用于實時處理現(xiàn)實社會所產(chǎn)生的帶有噪聲的模擬大數(shù)據(jù)時，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，運轉(zhuǎn)較慢，但在根據(jù)認(rèn)識、解釋及圖形來行動的作業(yè)方面表現(xiàn)更為出色。