來源：IT之家 作者：騎士
據浙江大學官方發布，9 月 1 日，億級神經元類腦計算機重大成果新聞發布會在杭州召開。浙江大學校長吳朝暉院士出席并講話。他表示，人工智能浪潮正加快智能增強時代的到來，類腦計算機將成為未來計算的主要形態和重要平臺，將在模擬腦功能、高效實現 AI 算法、提升計算能力等方面發揮重要的獨特作用。
之江實驗室主任、浙江大學黨委副書記朱世強表示，雙方科研團隊未來將基于我國自主產權類腦芯片，研制規模更大的神經元類腦計算機，同時研究支撐其運行與開發的類腦基礎軟件體系，并逐步實現開源與開放，為我國類腦計算新技術的發展貢獻力量。
近日，浙江大學聯合之江實驗室共同研制成功了我國首臺基于自主知識產權類腦芯片的類腦計算機（Darwin Mouse）。
IT 之家了解到，這臺類腦計算機包含 792 顆浙江大學研制的達爾文 2 代類腦芯片，支持 1.2 億脈沖神經元、近千億神經突觸，與小鼠大腦神經元數量規模相當，典型運行功耗只需要 350-500 瓦，同時它也是目前國際上神經元規模最大的類腦計算機。
與此同時，團隊還研制了專門面向類腦計算機的操作系統——達爾文類腦操作系統（DarwinOS），實現對類腦計算機硬件資源的有效管理與調度，支撐類腦計算機的運行與應用。
▲類腦計算機，來自浙江大學
當前計算機的發展大多選擇以數值計算見長的馮 · 諾依曼架構，也就是以數字加減乘除的方式來進行信息架構。隨著摩爾定理逐漸失效，馮 · 諾依曼架構帶來的局限日益明顯，存儲墻、功耗墻、智能提升等問題，讓當前計算機發展面臨重大挑戰。
全球科學家們將目光瞄準到模仿生物大腦這個最初的夢想，通過模擬人腦結構與運算機制來發展新的計算技術，以期實現高能效與高智能水平的計算。
生物大腦在與環境相互作用過程中能夠自然產生不同的智能行為，包括語音理解、視覺識別、決策任務、操作控制等，而且消耗的能量非常低。自然界中，很多神經元遠低于 100 萬的昆蟲就能做到實時目標跟蹤、路徑規劃、導航和障礙物躲避。
研究團隊負責人、浙江大學計算機科學與技術學院教授潘綱介紹說，用硬件及軟件模擬大腦神經網絡的結構與運行機制，構造一種全新的人工智能系統，這種顛覆傳統計算架構的新型計算模式，就是類腦計算。其特點在于存算一體、事件驅動、高度并行等。
2015 年和 2019 年浙江大學分別研制成功達爾文 1 代和達爾文 2 代類腦計算芯片，用芯片去模擬大腦神經網絡的結構與功能機制，在圖像、視頻、自然語言的模糊處理中具有優勢。而這次的成果是將 792 顆我國自主產權的達爾文 2 代類腦計算芯片集成在 3 臺 1.6 米高的標準服務器機箱中，形成了一臺強大的機架式類腦計算機。
項目研究骨干馬德副教授說，大腦神經元的工作機理是鉀離子鈉離子的流入流出導致細胞膜電壓變化，從而傳遞信息，" 可以簡單理解為，一個神經元接受輸入脈沖，導致細胞體的膜電壓升高，當膜電壓達到特定閾值時，會發出一個輸出脈沖到軸突，并通過突觸傳遞到后續神經元從而改變其膜電壓，實現信息的傳遞。"
這里很重要的一點是異步運行，也就是信號來的時候啟動，沒有信號就不運行。類腦芯片的工作原理就類似于生物的神經元行為，通過脈沖傳遞信號，這樣就能實現高度并行，效率提升。
每顆芯片上有 15 萬個神經元，每 4 顆芯片做成一塊板子，若干塊板子再連接起來成為一個模塊。這臺類腦計算機就是這樣像搭積木一樣搭起來。
這款達爾文類腦操作系統（DarwinOS）面向馮 · 諾依曼架構與神經擬態架構的混合計算架構，實現了對異構計算資源的統一調度和管理，為大規模脈沖神經網絡計算任務提供運行和服務平臺。據介紹，目前達爾文類腦操作系統的功能任務切換時間達微秒級，可支持億級類腦硬件資源管理。"
由此，類腦計算機研究的價值真正得以實現——既可以應用于生活中的智能任務處理，也可以應用于神經科學研究，為神經科學家提供更快更大規模的仿真工具，提供探索大腦工作機理的新實驗手段。
目前，浙江大學與之江實驗室的科研人員基于 Darwin Mouse 類腦計算機已經實現了多種智能任務。研究者將類腦計算機作為智能中樞，實現抗洪搶險場景下多個機器人的協同工作，涉及到語音識別、目標檢測、路徑規劃等多項智能任務的同時處理，以及機器人間的協同。同時，還用類腦計算機模擬了多個不同腦區，建立了丘腦外側膝狀核的神經網絡模型，仿真了不同頻率閃動的視覺刺激時該腦區神經元的周期性反應；借鑒海馬體神經環路結構和神經機制構建了學習 - 記憶融合模型，實現音樂、詩詞、謎語等的時序記憶功能；實現了腦電信號的穩態視覺誘發電位實時解碼，可 " 意念 " 打字輸入。
當前，類腦計算研究還處于初級階段，Darwin Mouse 類腦計算機，無論從規模還是智能化程度上都與真正的人類大腦還有很大的差距，但其意義在于能夠為這種技術路徑提供一個重要的實踐樣例，為研究人員提供一個工具和平臺，驗證類腦算法，以更強的魯棒性、實時性和智能化去解決實際的任務。
