擬用存儲芯片“下載”復制人類大腦

　　據報道，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網絡連接圖。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。這種目標技術已經超越了現有人類的科研成果。

　　據報道，人類的大腦包括不計其數的神經元，神經元之間有著復雜的網絡連接，這個網絡實現了大腦的功能。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元網絡連接圖。

　　神經形態(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網絡的結構和功能。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量的神經元相互連接，構成了人類大腦的復雜功能。

　　面對這樣的復雜挑戰(zhàn)，神經形態(tài)工程學的目標后來做了調整，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形態(tài)學最初目標。

　　據悉，納米電極可以進入到大量的大腦神經元中，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)可以獲得神經網絡地圖的信息，發(fā)現神經元之間相互連接的方向，以及展示相互連接的強度。通過這些記錄數據，科研人員可以提取出神經網絡連接圖。

　　上述網絡連接圖，隨后可以粘貼到一個存儲芯片構建的網絡中。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出大腦神經元連接的強度。

　　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絡中拷貝神經網絡連接圖的策略。通過直接連接上述細胞間記錄的電流信號，存儲芯片網絡可以學習并且表達出大腦神經網絡連接圖。換句話說，研究人員可以直接下載大腦神經網絡連接圖，拷貝到存儲芯片中。

　　據估計，人類大腦擁有1000多億個神經元，而所謂的“突觸連接”的數量是神經元數量的1000多倍，因此能夠復制大腦神經網絡圖的存儲芯片，必須具備存儲100萬億個虛擬神經元和突觸數據的容量。

　　通過3D存儲集成技術，上述龐大數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、神經科學和半導體技術的邊界。”