近日，國內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)西井科技宣布其100億規(guī)模“神經(jīng)元”人腦模擬器誕生。

　　該人腦模擬器被命名為“WestwellBrain”（西井大腦），西井科技稱其是目前公開已知的模擬“神經(jīng)元”數(shù)量最多的人腦模擬器，也是目前唯一由硬件設(shè)計(jì)完成的人腦模擬器。

　　西井科技是一家成立剛剛一年的企業(yè)，也是一間專注研究Neuromorphic仿腦神經(jīng)形態(tài)工程的商業(yè)試驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室由西井科技首席科學(xué)家汪潤春帶領(lǐng)，汪潤春是西悉尼大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與神經(jīng)科學(xué)學(xué)科博士后，在人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域有著多年的研究。在之前的研究中，汪潤春使用了一種新的延遲自適應(yīng)算法，可以應(yīng)用于包括FPGA實(shí)現(xiàn)和混合/模擬信號(hào)超大規(guī)模集成電路，實(shí)現(xiàn)類人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的處理方式。該研究的優(yōu)勢在于低功耗和低成本，且獨(dú)具實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)能力，極大提升運(yùn)算速度。這次，西井科技主要是將汪潤春的研究成果產(chǎn)品化。目前，西井科技的團(tuán)隊(duì)成員在20人。

　　要了解上海西井科技如何研制出100億規(guī)?！吧窠?jīng)元”人腦模擬器，就必須對神經(jīng)元有所了解。

　　人類大腦有一千億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，彼此之間由大量的神經(jīng)纖維連接成極為復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)元在接受到某種信息的“激勵(lì)”后，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電脈沖，神經(jīng)元在受到強(qiáng)激勵(lì)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的脈沖，以至于不斷間隔產(chǎn)生大量脈沖，而當(dāng)頻繁的激勵(lì)過程會(huì)被神經(jīng)元細(xì)胞對信號(hào)的刺激適應(yīng)，那么每次的放電間隔會(huì)越來越少，從而慢慢降低自己的功耗。在神經(jīng)生理學(xué)上，神經(jīng)細(xì)胞重復(fù)地從事一件事情，同時(shí)相互間反射，就會(huì)自動(dòng)建立起一種長期穩(wěn)定的聯(lián)系。

　　在人類思維產(chǎn)生，學(xué)習(xí)新生事物的過程中，大腦皮層中的神經(jīng)元細(xì)胞也正在進(jìn)行信息的交互，如同電閃雷鳴一樣釋放著電脈沖，大腦每一塊扇形區(qū)域的“咆哮”，正對應(yīng)于身體的不同器官，對于各種圖像、聽覺、邏輯、語言等做出反應(yīng)。

　　西井科技正是通過使用電路去直接模擬人類的“神經(jīng)元”形態(tài)，建立起神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中“神經(jīng)元”與“神經(jīng)元”之間的連接，通過依靠這些“神經(jīng)元”來處理信息，用脈沖spike來傳遞信息，創(chuàng)造連接了擁有100億神經(jīng)元的神經(jīng)網(wǎng)格來模擬人類大腦的運(yùn)行方式。

　　具體來說，西井科技使用了硬件平臺(tái)模擬人類“神經(jīng)元”。該硬件平臺(tái)內(nèi)含有80個(gè)“神經(jīng)引擎”（neuralengine），每個(gè)“神經(jīng)引擎”含有512K個(gè)“神經(jīng)核”（neuralcore），每個(gè)“神經(jīng)核”（neuralcore）含有256個(gè)“神經(jīng)元”。每個(gè)“神經(jīng)引擎”含有128M神經(jīng)元，每個(gè)“神經(jīng)元”最多可以連接到13.5K個(gè)“神經(jīng)元”。因此，每塊硬件就含有51.2億個(gè)“神經(jīng)元”，整個(gè)模擬器就擁有了超過100億“神經(jīng)元”。

　　“WestwellBrain”與Google“人腦模擬器”的區(qū)別

　　2012年，Google的科學(xué)家曾通過將1.6萬片電腦處理器（cpu)連接起來，創(chuàng)造了一個(gè)擁有10億多條神經(jīng)元連接的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

　　從模擬“神經(jīng)元”的數(shù)量級(jí)上看，“WestwellBrain”模擬的“神經(jīng)元”數(shù)量為Google“人腦模擬器”的10倍，是目前世界上在最小體積單位上實(shí)現(xiàn)最多神經(jīng)元數(shù)量的人腦模擬器。

　　而兩者最本質(zhì)的區(qū)別在于，“WestwellBrain”已完全擺脫了馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，使用的是電路模擬“神經(jīng)元”的方法，而Google“人腦模擬器”卻仍使用了1.6萬片電腦處理器（cpu）連接。

　　據(jù)西井科技首席科學(xué)家汪潤春博士介紹：馮·諾依曼理論主要核心為數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制，即0和1；同時(shí)，計(jì)算機(jī)是按照程序順序執(zhí)行，也就是所謂的“串聯(lián)”。而真正的人腦神經(jīng)元模式則為“并聯(lián)”，這就是為什么，人類可以同步將諸如視覺圖像信息神經(jīng)元、邏輯思維判斷神經(jīng)元與人類“自我學(xué)習(xí)”的能力等自然結(jié)合完成相關(guān)“任務(wù)”。