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类脑|重磅！我国科学家研发全球神经元规模最大的类脑计算机，“脑容量”堪比小鼠( 二 )


类脑|重磅！我国科学家研发全球神经元规模最大的类脑计算机，“脑容量”堪比小鼠
本文插图

▲类脑计算机应用演示：嗅觉识别
类脑计算的特点在于存算一体、事件驱动、高度并行等 ， 模拟生物的神经元行为 ， 通过脉冲传递信号 ， 能实现高度并行 ， 相较传统计算机效率更高、能耗更低 。
此前 ， 浙江大学在2015年和2019年分别研制成功达尔文1代和达尔文2代类脑计算芯片 ， 用芯片去模拟大脑神经网络的结构与功能机制 ， 能以高效能低功耗处理图像、视频、自然语言相关任务 。
此次发布的重大成果 ， 即是将792颗达尔文2代类脑计算芯片集成于3台1.6米高的标准服务器机箱中 ， 形成一台强大的机架式类脑计算机 。
二、搭配类脑操作系统 ， 已实现多机器人协同、听歌识曲和意念打字
据项目研究骨干金孝飞介绍 ， 每颗芯片上有15万个神经元 ， 每4颗芯片做成一块板子 ， 若干块板子再连接起来成为一个模块 。
类脑|重磅！我国科学家研发全球神经元规模最大的类脑计算机，“脑容量”堪比小鼠
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▲Darwin Mouse类脑计算机
说起来轻巧 ， 但要让这么多神经元能够实现高效的联动组合和信息流分配 ， 还需要软件的助力 。
为此 ， 研究团队还研发了一个专门面向类脑计算机的类脑操作系统——达尔文类脑操作系统（DarwinOS） 。
该操作系统面向冯·诺依曼架构与神经拟态架构的混合计算架构 ， 实现了对异构计算资源的统一调度和管理 ， 为大规模脉冲神经网络计算任务提供运行和服务平台 。
金孝飞说：“目前达尔文类脑操作系统的功能任务切换时间达微秒级 ， 可支持亿级类脑硬件资源管理 。 ”
在此基础上 ， 类脑计算机既能应用于生活中的智能任务 ， 也能用于神经科学研究 。
目前 ， 浙江大学与之江实验室的科研人员基于Darwin Mouse类脑计算机已经实现多种智能任务 。
比如 ， 以类脑计算机为智能中枢 ， 实现抗洪抢险场景下多个机器人的协同工作 。 该任务涉及到语音识别、目标检测、路径规划等多项智能任务的同时处理 ， 以及机器人间的协同 。
类脑|重磅！我国科学家研发全球神经元规模最大的类脑计算机，“脑容量”堪比小鼠
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▲类脑计算机应用演示：多机器人协同抗洪抢险
3台外形相似的机器人 ， 分别承担巡逻、抢险、营救任务 ， 在经过简单训练后 ， 合作展开抗洪救险任务 。
1号机器人巡逻发现堤坝缺口后 ， 会呼叫3号机器人来修坝 ， 同时搜寻受伤人员 ， 当发现伤员 ， 会呼叫2号机器人来救援 ， 然后1号再到其他地方继续巡逻 。
这些机器人的功能并非固定的 ， 而是可以通过不同脑区来操控 ， 给1、2、3号机器人指配各种不同的任务 。
另一个实验是是“听歌识曲” ， 课题组成员唱一首歌的其中两句 ， 然后计算机通过回想将后续的歌曲内容“唱”出来 。
据项目研究骨干唐华锦教授介绍 ， 这是类脑计算机通过模拟海马体记忆机制 ， 实现对大脑内部记忆信息的存取 ， 与我们常用的检索功能不同 。
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▲类脑计算机应用演示：模拟海马体的记忆回想
Darwin Mouse类脑计算机通过借鉴海马体网络结构以及神经机制建立记忆模型架构 ， 可以模拟海马体的记忆-学习功能 ， 通过记忆的脉冲编码 ， 同一模型就可以学习与记忆语音、歌曲、文本等不同类型数据 。
借助类脑计算机 ， 研究人员还实现了脑电信号的稳态视觉诱发电位实时解码 ， 可“意念”打字输入 。
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