拟用存储芯片“下载”复制人类大脑

2021-09-27 08:32:53
来源:文章来源于网络

  据北京时间9月27日早晨报道,韩国三星电子是世界上最大的存储芯片制造商,前几天,三星电子研发团队和美国哈佛大学共同发表了研究论文,他们提出了新的方法,准备在存储芯片上反向工程(复印)人脑。

  据报道,这个研究论文发表在科技期刊《自然·电子学》(Nature Electronics)上,论文标题是《基于拷贝和粘贴大脑的神经形态电子》。这一论文的作者包括“三星高级技术研究院”研究员,美国哈佛大学教授Ham Don-hee,哈佛大学教授Park Hong-kun,三星SDS公司首席执行官Hwang Sung-woo,以及三星电子副董事长Kim Ki-nam。
  拷贝大脑。
  在论文中,研究人员指出可以利用两位论文作者开发的纳米电极阵列,来拷贝人类大脑的神经网络连接图。随后可以把这个连接图拷贝到固态存储芯片构成的高密度3D网络中。
  通过这种复制粘贴技术,论文作者希望创建一个存储芯片,模仿人脑的计算特性,如低功耗、快速学习过程、环境适应性、自动化和认知特性。这种目标技术已经超越了现有人类的科研成果。
  据报道,人类的大脑包括无数的神经元,神经元之间有复杂的网络连接,这个网络实现了大脑的功能。因此,如果要对人类大脑进行反向工程研究,首先要明确神经元网络连接图。
  神经形态工程技术诞生于上世纪80年代,该技术的宗旨是在半导体芯片上模仿人脑神经网络的结构和功能。但是,这是一项非常挑战性的技术,至今科学家还不知道有多少神经元相互连接,构成了人脑的复杂功能。
  面对这样的复杂挑战,神经形态工程学的目标后来做了调整,不再是通过一个芯片来模仿人类大脑,而是通过大脑功能的启示,开发出相关的芯片。
  重返最初目标。
  不过,三星电子和哈佛大学此次发表的论文,却提出了另外一种方法,可以回到大脑反向工程的神经形态学最初目标。
  纳米电极可以进入大量脑神经元,利用其敏感性记录电流信号。这个庞大的细胞间并行记录系统可以获得神经网络地图的信息,发现神经元之间相互连接的方向和相互连接的强度。通过这些记录数据,科学研究者可以提取神经网络连接图。
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  上述网络连接图可粘贴在存储芯片构建的网络上。存储芯片可以是市场上固态硬盘使用的闪存或RRAM等更新的存储芯片。研究人员可以编程存储芯片,表现各芯片之间的传导性脑神经元连接的强度。
  快速复制。
  本文进一步提出了在存储芯片网络中快速复制神经网络连接图的战略。通过直接连接上述细胞间记录的电流信号,存储芯片网络可以学习并且表达出大脑神经网络连接图。换句话说,研究人员可以直接下载大脑神经网络连接图,拷贝到存储芯片中。
  据估计,人类大脑拥有超过1000亿个神经元,所谓突接的数量是神经元数量的1000倍以上,因此能够复制大脑神经网图的存储芯片,必须具备存储100兆个虚拟神经元和突接数据的容量。
  通过3D存储集成技术,上述庞大数量的存储芯片可以集成到单一芯片上。三星电子是目前3D存储综合技术的世界领先制造商。
  在新闻稿中,论文作者之一的Ham株Don-heee说:我们提出的研究愿景很大,朝着这个英雄般的目标前进,我们同时推进机械智能、神经科学和半导体技术的界限。
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