類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究及趨勢(shì)預(yù)測(cè)?

• 2022年8月26日 GuoMeng來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 1178 76
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中國(guó)為腦計(jì)劃項(xiàng)目制定了一個(gè)十五年計(jì)劃(2016-2030 年)，前五年與中國(guó)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展第十三個(gè)五年計(jì)劃相符，更在第十四個(gè)五年計(jì)劃上升為國(guó)家戰(zhàn)略地位，其中圍繞抑郁障礙的研究在國(guó)家科技創(chuàng)新2030—“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目中占據(jù)重要比重。

類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究及趨勢(shì)預(yù)測(cè)

中國(guó)為腦計(jì)劃項(xiàng)目制定了一個(gè)十五年計(jì)劃(2016-2030 年)，前五年與中國(guó)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展第十三個(gè)五年計(jì)劃相符，更在第十四個(gè)五年計(jì)劃上升為國(guó)家戰(zhàn)略地位，其中圍繞抑郁障礙的研究在國(guó)家科技創(chuàng)新2030—“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目中占據(jù)重要比重。

據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)道，預(yù)計(jì)到2030年，抑郁癥的疾病負(fù)擔(dān)將躍升至第一位，中國(guó)最新精神衛(wèi)生調(diào)查顯示抑郁癥的終身患病率為6.9%，目前中國(guó)有超過(guò)9500萬(wàn)的抑郁癥患者，給社會(huì)、家庭及個(gè)人帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)。

類腦運(yùn)算平臺(tái)或者類腦芯片， 是受到生物學(xué)腦工作機(jī)制啟發(fā)開發(fā)的專用于為SNN提供計(jì)算的硬件系統(tǒng)。制作類腦芯片最具有挑戰(zhàn)性的是如何把不計(jì)其數(shù)spiking 神經(jīng)元和突觸放進(jìn)一個(gè)小小的芯片里并同時(shí)讓他們的鏈接結(jié)構(gòu)是可調(diào)整的。

類腦計(jì)算是指利用數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐坊蛐缕骷?lái)仿真生物神經(jīng)元以及神經(jīng)元間的突觸連接，進(jìn)而利用超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integrated，VLSI)系統(tǒng)來(lái)模仿神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)生物學(xué)結(jié)構(gòu)。

據(jù)中研普華研究報(bào)告《2021-2025年國(guó)內(nèi)外類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究及趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》分析

和現(xiàn)有馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算與存儲(chǔ)分離的特點(diǎn)相對(duì)，類腦計(jì)算中的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)既有計(jì)算能力，也有存儲(chǔ)能力。類腦計(jì)算的這種特點(diǎn)從根本上消除了馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu)的“存儲(chǔ)墻”問(wèn)題。通過(guò)對(duì)類腦計(jì)算進(jìn)行研究，能夠更好地理解腦計(jì)算模型，為實(shí)現(xiàn)類腦智能提供路徑。

SNN也被稱為第三代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是人工智能領(lǐng)域機(jī)器學(xué)習(xí)算法的一種，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與生物神經(jīng)科學(xué)交叉而成的新興學(xué)科。相比于傳統(tǒng)的ANN，如各種深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，SNN實(shí)現(xiàn)了更高級(jí)的生物神經(jīng)元模擬水平，更容易模擬人腦低功耗高性能的處理方式，是信息技術(shù)向智能化發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。與ANN相比，SNN有諸多優(yōu)良特性，在實(shí)現(xiàn)低功耗、高性能的智能系統(tǒng)上潛力巨大。類腦計(jì)算研究涉及的領(lǐng)域范圍廣泛，包括材料科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、電氣工程、計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。材料科學(xué)家研究、制造和表征可用于類腦器件的新材料，重點(diǎn)是展示與生物神經(jīng)系統(tǒng)相似特性的材料。神經(jīng)科學(xué)家提供可能在類腦計(jì)算意義上有用的新知識(shí)，并利用類腦計(jì)算系統(tǒng)來(lái)模擬和研究生物神經(jīng)系統(tǒng)。電子和計(jì)算機(jī)工程師利用模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)?；旌想娐泛推骷?lái)構(gòu)造系統(tǒng)，模擬神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，開發(fā)由生物啟發(fā)的類腦計(jì)算系統(tǒng)。類腦計(jì)算系統(tǒng)的研究涉及到類腦處理器微體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、類腦處理器配套的軟件工具鏈和基于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法等研究領(lǐng)域。在現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展過(guò)程中計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在社會(huì)中的應(yīng)用具有極大的社會(huì)現(xiàn)實(shí)含義，不僅其在加速社會(huì)經(jīng)濟(jì)的道路上起到了積極的作用。

計(jì)算機(jī)技術(shù)在發(fā)展的同時(shí)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步。由于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)沒有相關(guān)的技術(shù)信息支撐，當(dāng)代的發(fā)展方向是積極向前的、相互融合的。不過(guò)由于當(dāng)代社會(huì)信息的共享性還有待于提高到新的階段，-些方面的信息受到一定的局限和壟斷性。伴隨著越來(lái)越普遍的計(jì)算機(jī)科學(xué)在全世界范圍內(nèi)的迅猛發(fā)展，信息將可以被方便快捷的進(jìn)行傳播，有理由相信計(jì)算機(jī)技術(shù)將會(huì)帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)更好發(fā)展，其對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將起到積極有效的作用。

類腦計(jì)算領(lǐng)域的相關(guān)研究，為新一代計(jì)算變革帶來(lái)了希望。以大腦為模仿對(duì)象建立新一代計(jì)算技術(shù)體系，既可以保留計(jì)算機(jī)的既有優(yōu)勢(shì)，又可以疊加人腦處理信息的諸多優(yōu)勢(shì)，將有望打破馮·諾伊曼架構(gòu)的束縛，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)處理一體化、超低能耗和超大規(guī)模并行信息處理，讓結(jié)構(gòu)逼近人腦、性能媲美人腦的“人造超級(jí)大腦”成為可能。類腦研究發(fā)展迅猛、前景廣闊，但總體仍處于起步階段。

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  類腦計(jì)算是指利用數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐坊蛐缕骷?lái)仿真生物神經(jīng)元以及神經(jīng)元間的突觸連接，進(jìn)而利用超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integrated，VLSI）系統(tǒng)來(lái)模仿神經(jīng)系統(tǒng)中...

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