神经形态芯片:模仿大脑的微芯片

模仿大脑的微芯片

新出版的研究表明了复杂的认知能力如何纳入用神经芯片制成的电子系统。

新型微芯片可以实时模拟大脑的信息处理过程。来自苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院的神经信息学研究人员与来自欧盟和美国的同事一起展示了如何将复杂的认知能力整合到由所谓的神经形态芯片制造的电子系统中:他们展示了如何组装和配置这些电子系统,使其以一种类似于真实大脑的方式工作。

计算机的工作效率没有人脑高——因此,建造一个人工大脑是许多科学家的目标。来自苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院的神经信息学研究人员现在已经在这个方向上取得了突破,他们了解了如何配置所谓的神经形态芯片来实时模拟大脑的信息处理能力。他们通过建立一个具有认知能力的人工感觉处理系统来证明这一点。

新方法:模拟生物神经元

神经素信息中的大多数方法都仅限于传统计算机上的神经网络模型的发展,或者旨在模拟超级计算机上的复杂神经网络。很少有追求苏黎世研究人员的方法来开发与大小,速度和能量消耗方面的电子电路相当的电子电路。“我们的目标是将生物神经元和突触直接上微芯片的性质进行了模拟,”苏黎世大学和苏黎世·埃尔希教大学的神经兴趣学(Ini)教授Giacomo Indiveri解释道。

The major challenge was to configure networks made of artificial, i.e. neuromorphic, neurons in such a way that they can perform particular tasks, which the researchers have now succeeded in doing: They developed a neuromorphic system that can carry out complex sensorimotor tasks in real time. They demonstrate a task that requires a short-term memory and context-dependent decision-making – typical traits that are necessary for cognitive tests. In doing so, the INI team combined neuromorphic neurons into networks that implemented neural processing modules equivalent to so-called “finite-state machines” – a mathematical concept to describe logical processes or computer programs. Behavior can be formulated as a “finite-state machine” and thus transferred to the neuromorphic hardware in an automated manner. “The network connectivity patterns closely resemble structures that are also found in mammalian brains,” says Indiveri.

芯片可以配置为任何行为模式

因此,科学家们首次展示了一个实时硬件神经处理系统是如何构建的,在这个系统中,用户可以支配自己的行为。“多亏了我们的方法,神经形态芯片可以配置为大量的行为模式。我们的研究结果对于开发新的脑力激发技术至关重要。”Indiveri总结道。例如,其中一个应用可能是将芯片与感觉神经形态组件(如人工耳蜗或视网膜)结合起来,创建与周围环境实时互动的复杂认知系统。

出版:Emre Neftci等人,”在神经形态电子系统中合成认知, PNAS, 2013年7月22日;doi: 10.1073 / pnas.1212083110

图片:脑电子微芯片来自Shutterstock.

1条评论关于“神经形态芯片:模仿大脑的微芯片”

  1. 我在我的科幻惊悚片“猎户座的皮带”中调整了这一点。但是我甚至才能进入未知的领域。我有科学家们创造它,使其在微型纳米状态下交织在一起,结合机器人和生物学纳米建设。在第一个书“猎户座的腰带”猎人的诞生中,我试图用更多的突触细节来解释它。我在2011年4月写了稿件和完成。这绝对是未来的浪潮,我是第一个安抚它的科学小说作者。

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