全球最大规模的神经形态超级计算机近日正式开机

新研发的神经形态超级计算机（“Spiking Neural NetworkArchitecture  或“SpiNNaker”）每秒能够完成超过2亿次运算，它可以实时模拟的生物神经元数量超过了地球上任何其他机器。为了达到这个目标，从2006年开始，它已经耗费了1500万英镑的资金，经过了20年的构思和10多年的制造过程。SpiNNaker计算机由曼彻斯特大学计算机科学学院设计和制造，最初由英国EPSRC资助，现在由欧盟人脑计划支持。

 

生物神经元是存在于神经系统中的基本脑细胞，主要以发射纯电化学能量“尖峰”的方式进行交流。神经形态计算使用包含电子电路的大规模计算机系统来模拟制造这种尖峰。

SpiNNaker的独特之处在于：与传统计算机不同，它不通过标准网络从A点向B点发送大量信息来进行通信。相反地，它模仿了大脑的大规模并行通信架构，同时向数千个不同的目的地发送数十亿条短信息。

计算机工程学教授Steve Furber为这种计算机的构思提供了最初的灵感。他说：“SpiNNaker对传统计算机的工作方式进行了完全的重新思考。从本质上讲，我们创造了一种机器，它比传统的计算机更像大脑，这非常令人兴奋。这个项目的最终目标是在一台计算机上建立一百万个核心，以满足实时大脑建模应用的需求。现在我们已经实现了这个目标，这真是太棒了。”

这台计算机的创造者的最终目标是实时模拟多达10亿个生物神经元，而现在他离这个目标更近了一步。作为对这种规模的说明，老鼠的大脑由大约1亿个神经元组成，而人类的大脑比老鼠大1000倍。十亿神经元是人脑规模的1%。人的大脑包含不低于100亿个脑细胞或神经元，全部通过大约四万亿（一个1加十五个0）个突触进行互联。

那么，拥有包含一百万个核心且能够模拟大脑的处理器的电脑能有什么用呢？它的一个基本功能是帮助神经科学家更好地理解我们的大脑如何工作。它完成这个目标的方式是开展极大规模的实时模拟，而其他计算机不可能胜任这项任务。例如，SpiNNaker已经被用于一系列孤立的大脑网络，以模拟高级实时的处理工作。该网络包含了一部分大脑皮层的8万个神经元模型。大脑皮层是接收和处理感觉信息的大脑外层。它还模拟了大脑中一个叫做基底神经节（Basal Ganglia）的区域—一个受帕金森病影响的区域。这意味着它有在药物测试等科学领域获得巨大神经学突破的潜力。

最近，SpiNNaker甚至已经被用于控制一个机器人：SpOmnibot。该机器人使用SpiNNaker系统解释实时视觉信息，并导航到某些对象，同时忽略其他对象。Furber教授补充说：“借助于SpiNNaker，神经科学家现在可以通过进行史无前例的大规模模拟来解开人类大脑工作机理的一些秘密。它还可以被用作实时神经模拟器，以帮助机器人专家将大规模神经网络设计布置到移动机器人中，使它们能够灵活地以低功率行走、交谈和移动。”