擬用存儲芯片“下載”復制人類大腦

　　據(jù)報道，韓國三星電子是全世界最大的存儲芯片制造商，日前，三星電子研發(fā)團隊和美國哈佛大學共同發(fā)表了一篇研究論文，他們提出了一種新方法，準備在一個存儲芯片上“反向工程”（復制）人類的大腦。

　　據(jù)報道，這個研究論文發(fā)表在科技期刊《自然·電子學》（Nature Electronics）上，論文標題是《基于拷貝和粘貼大腦的神經(jīng)形態(tài)電子》。這一論文的作者包括“三星高級技術研究院”研究員、美國哈佛大學教授Ham Don-hee，哈佛大學教授Park Hong-kun，三星SDS公司首席執(zhí)行官Hwang Sung-woo，以及三星電子副董事長Kim Ki-nam。

　　拷貝大腦

　　在論文中，研究人員指出可以利用兩位論文作者開發(fā)的納米電極陣列，來拷貝人類大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡連接圖。隨后可以把這個連接圖拷貝到固態(tài)存儲芯片構成的高密度3D網(wǎng)絡中。

　　通過這種復制和粘貼技術，論文作者希望創(chuàng)造出一種存儲芯片，可以模仿人類大腦的計算特性，比如低功耗、快速學習過程、環(huán)境適應性、自動化和認知特性。這種目標技術已經(jīng)超越了現(xiàn)有人類的科研成果。

　　據(jù)報道，人類的大腦包括不計其數(shù)的神經(jīng)元，神經(jīng)元之間有著復雜的網(wǎng)絡連接，這個網(wǎng)絡實現(xiàn)了大腦的功能。因此，如果要對人類大腦進行反向工程研究，則首先必須搞清楚神經(jīng)元網(wǎng)絡連接圖。

　　神經(jīng)形態(tài)工程技術誕生于上世紀80年代，這一技術的宗旨是在一個半導體芯片上模仿人類大腦神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構和功能。不過這是一個極具挑戰(zhàn)的技術，時至今日，科學家尚未搞清楚有多少數(shù)量的神經(jīng)元相互連接，構成了人類大腦的復雜功能。

　　面對這樣的復雜挑戰(zhàn)，神經(jīng)形態(tài)工程學的目標后來做了調(diào)整，不再是通過一個芯片來模仿人類大腦，而是通過大腦功能的啟示，開發(fā)出相關的芯片。

　　重返最初目標

　　不過，三星電子和哈佛大學此次發(fā)表的論文，卻提出了另外一種方法，可以回到大腦反向工程的神經(jīng)形態(tài)學最初目標。

　　據(jù)悉，納米電極可以進入到大量的大腦神經(jīng)元中，可以利用其高度敏感性記錄電流信號。這個龐大的細胞間并行記錄系統(tǒng)可以獲得神經(jīng)網(wǎng)絡地圖的信息，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元之間相互連接的方向，以及展示相互連接的強度。通過這些記錄數(shù)據(jù)，科研人員可以提取出神經(jīng)網(wǎng)絡連接圖。

　　上述網(wǎng)絡連接圖，隨后可以粘貼到一個存儲芯片構建的網(wǎng)絡中。存儲芯片可以是市面上固態(tài)硬盤使用的閃存，或是RRAM等更新的存儲芯片。研究人員可以對存儲芯片進行編程，讓每一個芯片之間的傳導性體現(xiàn)出大腦神經(jīng)元連接的強度。

　　快速復制

　　這篇論文還更進一步，提出了一種快速在存儲芯片網(wǎng)絡中拷貝神經(jīng)網(wǎng)絡連接圖的策略。通過直接連接上述細胞間記錄的電流信號，存儲芯片網(wǎng)絡可以學習并且表達出大腦神經(jīng)網(wǎng)絡連接圖。換句話說，研究人員可以直接下載大腦神經(jīng)網(wǎng)絡連接圖，拷貝到存儲芯片中。

　　據(jù)估計，人類大腦擁有1000多億個神經(jīng)元，而所謂的“突觸連接”的數(shù)量是神經(jīng)元數(shù)量的1000多倍，因此能夠復制大腦神經(jīng)網(wǎng)絡圖的存儲芯片，必須具備存儲100萬億個虛擬神經(jīng)元和突觸數(shù)據(jù)的容量。

　　通過3D存儲集成技術，上述龐大數(shù)量的存儲芯片可以整合在一個單一芯片上。而三星電子目前就是3D存儲集成技術的全球領先廠商。

　　在一份新聞通稿中，論文作者之一的Ham Don-hee表示：“我們所提出的研究愿景是很宏大的，如果朝著這個英雄般的目標前進，我們將會同時推進機器智能、神經(jīng)科學和半導體技術的邊界。”