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超级计算机不及人脑 大规模并行是软肋

信息来源: 暂无 发布日期: 2014-10-09 浏览次数:

IBM 公司有一台全球排名第二的超级计算机“红杉”,它的运算速度高达每秒 16000 万亿次浮点运算。近日,IBM 用“红杉”成功模拟了 5300 亿个神经元的活动。尽管如此,与真正的人类大脑运算能力相比,“红杉”依然落后很多。


    美国斯坦福大学教授、“硅脑”研究实验室主任Kwabena Boahen表示,大脑的运算能力比超级计算机强,并不是说算得更快,相反就计算速度而言,大脑远不及超级计算机。但大脑的强项在于大规模的并行化,即所有神经网络可 以同时解决多个问题。而传统的计算机平台,无论速度多快,都是顺序操作的,每一步只能解决一个问题。


    超级计算机“红杉”(来源:IBM)
    Boahen教授的研究方向就是用硬件和软件来复制大脑的计算能力。他的实验室最近取得的研究成果被称为Neurogrid(神经网格),可以模拟 100万个神经元的活动。Neurogrid并不是一台超级计算机,它不能模拟宇宙大爆炸,不能预报飓风,也不能预测流行病,但是它能做到的,却能让它与众不同。Neurogrid是首个能实时模拟100万个神经元的模拟平台,换句话说,它模拟人脑1秒钟的活动,仅需要1秒钟,相比之下,“红杉”模拟人脑一秒钟的活动需要 1500 秒。这使Neurogrid成为研究人类大脑的有力工具,除了了解大脑的正常活动,它还可以研究大脑疾病,例如自闭症、精神分裂等,这些疾病用现有的传统技术都很难模拟。


    Neurogrid共有16块芯片,每块芯片上都有超过 65000个“硅神经元”,这些神经元可以通过 80 个参数进行编程,以模拟不同类型的神经元。真正让它与传统计算系统区别开来的地方,在于它进行计算和通信的方式。大部分计算机都是通过数字信号来运行的, 而大脑神经元活动的推动方式,却更类似于模拟信号。于是 Neurogrid在计算时采用模拟信号,通信时采用数字信号,这样的方式更接近大脑。


    除了运算上的优势,Neurogrid在能耗上也遥遥领先。“红杉”的功耗高达8兆瓦,相当于160000个家庭的用电量,每年的电费耗资700万美元。而Neurogrid功耗为5瓦,仅相当于一个手机充电器。这意味着,Neurogrid这种类型的模拟平台仍然有着巨大的潜力。也许不久后的一天,人们通过它,就能真正知晓大脑的奥秘。

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