英特尔仿人类大脑研发“神经元”芯片，能解读人的喜怒哀乐

编者按：科技发展日新月异，各行各业都在努力颠覆过去的惯例，连芯片行业也不例外。CPU处理器的龙头老大英特尔公司最近公布了一款研制中的芯片原型，其设计灵感正是人类自己的大脑，还具有自主学习能力。在竞争激烈的市场中，英特尔是想抢在别人革命之前，先革自己的命吗？这款芯片是否AI软件的未来助力？本文编译自wired的原题为“INTEL’S NEW CHIP DESIGN TAKES POINTERS FROM YOUR BRAIN”的文章。

当你猜测其他人的情绪状态时，你大脑中的神经元就会交换信息， 如果此时进行监测， 我们就会观察到脑中出现一阵活跃的脑电波。英特尔的研究者最近也让他们新的雏形芯片Loihi挑战这项任务，尝试解读人类情绪。这个芯片也有几千个硅“神经元”。这些硅神经元跟人类的神经元类似，能够调整相互之间的连接，以适应新任务的需要。

英特尔的新芯片，与夏威夷的一座海底火山Loihi同名，跟人类的大脑还不是太相像。但是这款芯片和一般的处理器很不同。英特尔认为，这种处理器的连接方式未来可以用于制造更智能的汽车、照相机和机器人身上，让这些机器和设备无需联网或连接到云端。无需联网，就意味着用户无需等待数据从网上传送到设备上，并且带来了用户私密性的优势。

英特尔的研究人员表示，测试显示这种受大脑启发的神经元形态设计能够解读视频中人类情绪，而使用的能量警示传统芯片的千分之一。再加上Loihi遇到新数据时自主学习的能力，研究人员认为这是机器在变化的现实世界中能够稳定工作的基础。英特尔研究部门的经理Michael Mayberry说，

“我们正在努力让芯片理解自然环境中发生的事物。”

英特尔新芯片设计简图

Loihi目前仍是处于研究中的项目。但是Mayberry认为，Loihi的第一款完整版芯片将于11月制造完成，指甲盖大小的面积上将带有13万个神经元。2018年，有些学术和研究机构将开始使用这款芯片。英特尔还做了两个较小的芯片雏形，目前正在对完整的芯片做测试。Mayberry预计，如果Loihi引起很大关注的话，也还需要至少两年，甚至在更久之后才能上市。

Loihi芯片是英特尔迈出的新步伐，旨在趁AI风潮，为公司增长添动力。去年，英特尔收购了两家芯片公司Nervana和Movidius，这两家公司制作的芯片能够促进机器学习和计算机视觉的发展。今年3月，英特尔又收购了以色列公司Mobileye。Mobileye专做自动驾驶汽车中使用的相机和芯片。英特尔很需要带来新增长的子公司，因为个人电脑市场增长停滞，这对于这个市场的龙头英特尔无疑是个危机。而英特尔也放弃了打入移动设备处理器市场。

英特尔收购的这些AI创业公司主营的是加速人工神经网络发展的芯片。这项技术是打败世界围棋冠军的谷歌机器人AlphaGo背后的核心技术。而且，这项技术中的神经元还能共同工作以筛选数据。而英特尔现有的技术能通过传统的芯片设计来为神经网络发展加速，这跟谷歌、微软和苹果的AI芯片作用是一样的。

AI的崛起迫使谷歌和微软开始自己制造芯片。但英特尔的Loihi与传统芯片不同，因为Loihi对神经元的粗略模仿是与硬件设计融为一体的。Loihi的设计与当今使用的一般电脑芯片原理完全不同。在传统的芯片中，数据一般在处理器和单独的存储器中来来回回。而Loihi的神经元之间的连接是可调整的，这就使得神经元本身既是处理器又是存储器，于是便节省了数据“穿行”于处理器和存储器之间的时间。芯片“神经元”之间的连接类似人类神经突触，随着使用时间的增加，会根据其活动规律进行调整，模仿了人类大脑的学习机制。对芯片学习能力的测试包括，让芯片看人做二头肌弯举的视频，看看芯片是否能识别出新视频中同样的动作。

英特尔并非首家从人类神经网络中找灵感来设计芯片的公司。IBM已经建造了两代的神经形态处理器。但是这两款芯片无法像英特尔的Loihi那样能学习接收的数据。IBM的处理器背后助推手是五角大楼的研究机构——美国国防部高级研究计划局，他们寄希望于IBM，以求设计出战场上能自动分析无人机录下的视频脚本。IBM与两个实验室签下协议，要用其芯片来建造研究系统。但是IBM的芯片目前没有投入商用。

有些领先的AI研究者，包括Facebook的Yann LeCun，对神经形态芯片提出质疑。他们提到，硅神经元的有效性还没有得到证明，他们也许还不如那些基于传统芯片的机器学习软件来的灵活或强大。

英特尔的研究者Mayberry说，Loihi芯片学习的方式让它比之前的系统适应性更强。Mayberry的项目进行的时间也对其进展很有优势。

目前，制造和使用为AI软件专门打造的芯片是一股热潮。这表明，很多公司已经不满足于传统芯片技术的进步。“这些公司都意识到，AI软件应该使用专门为其设计的芯片，这样才合理。”佐治亚理工学院的助理教授Tushar Krishna说道。他提及，摩尔定律可能会日渐衰落。摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔（Gordon Moore）经过长期观察发现得来的。摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。曾经这个定律深入人心，大家都认为中央处理器的表现会越来越好，这也是很多公司保持开放心态，持续创新。虽然受人类大脑启发而设计的神经形态芯片的功能距离它获得证明和认可还有很长时间，但是它已经蓄势待发，让我们拭目以待。

 

原文链接：https://www.wired.com/story/intels-new-chip-design-takes-pointers-from-your-brain/

编译组出品。编辑：郝鹏程