超级计算机不及人脑 大规模并行是软肋

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。