人腦一直給研究者提供靈感,神經形態計算受到人腦的低功耗和快速計算特點啟發而出現,它或許會是超大規模機器和人工智慧應用(如自動駕駛)未來的基石。
神經形態晶片的最初思想可以追溯到加州理工學院的Carver Mead 教授在1990年發表的一篇論文。
Mead在論文中提出,模擬晶片能夠模仿人腦神經元和突觸的活動,與模擬晶片的二進位制本質不同,模擬晶片是一種輸出可以變化的晶片。
但是目前,神經形態計算的發展受到傳統電子學固有侷限的阻礙。
最近,由英國阿斯頓大學研究人員發起的一個新專案「Neu-ChiP」,展示瞭如何透過教授在微晶片上培育的人類腦幹細胞來解決資料問題,從而為機器學習技術的「正規化轉變」奠定基礎。
該專案為期3年,獲得了歐盟委員會的「未來與新興技術」(Future and Emerging Technologies,FET)專案350萬歐元(約2700萬人民幣)的資助;
英國、法國、西班牙、瑞士和以色列的高校和機構也參與其中,包括英國羅浮堡大學、巴塞羅那大學、法國國家科學研究中心、以色列理工學院和3Brain AG 公司。
晶片上的大腦
在Neu-ChiP專案中,研究小組將把類似於人類大腦皮層的幹細胞網路分層放在微晶片上。然後透過向細胞發射不斷變化的光束模式來刺激細胞。
專案利用先進的3D電腦模型可以觀察細胞發生的任何變化,瞭解他們的適應能力如何。
這模仿了人類大腦的可塑性,可以迅速適應新的資訊。
據悉,該專案將在培養皿中設計神經元迴路並訓練它們進行資料分析的能力,將為大腦如何計算資訊並找到解決方案提供新的見解。
開發的技術甚至可能有助於設計獨特的人機介面。
而且,該專案不僅要建立一個由許多非常複雜的人類神經細胞組成的系統模型,研究人員還將嘗試超越這個模型,將神經系統驅動到一個能夠進行非平凡計算的狀態。
晶片上的大腦:致力於突破人工智慧的界限(cr: 3Brain AG)
專案的生物學專家表示,這個專案將致力於尋求建立神經形態電路,並將新興的電子裝置與生物神經元結合起來。
在合成生物學的背景下,看到活細胞中的計算是如何從數字化透過模擬進化到神經形態計算正規化,這將會令人印象深刻。
阿斯頓大學數學教授David Saad說: 「我們的目標是利用人類大腦無與倫比的計算能力,極大地提高計算機幫助我們解決複雜問題的能力。我們相信,這個專案有可能突破目前處理能力和能源消耗的侷限,從而帶來機器學習技術的正規化轉變。」
參考連結:
https://eurekalert.org/pub_releases/2021-01/au-sca012621.php
https://futurism.com/the-byte/scientists-weaving-human-brain-cells-microchips