1 神經形態芯片取傳統芯片的區分
1946年美籍匈牙利科學家馮·諾依曼提出存儲順序道理，把順序自己看成數據來看待。爾后的半個多世紀以來，盤算機的進展取得了龐大的進展，但“馮·諾依曼架構”中信息存儲器和處置器的設計一向沿用至今，毗鄰存儲器和處置器的信息傳送通道仍舊經過總線來實現。跟著處置的數據量海量地增加，總線有限的數據傳輸速率被稱為“馮·諾依曼瓶頸”--尤其是挪動互聯網、社交網絡、物聯網、云盤算、高通量測序等的鼓起，使得“馮·諾依曼瓶頸”日益突出，而盤算機的自我糾錯才能缺失的局限性還已成為進展阻礙。
布局上的缺點還致使功用上的范圍。比方，由效力上看，計算機運算的功耗較高--只管人腦處置懲罰的信息量不比計算機少，但顯然而功耗低很多。為此，進修更多層的神經網絡，讓計算機可以更好地模仿人腦功用，成為上世紀后期以來研討的熱門[如微軟研討院的“深度進修（或深度神經網絡，DNN）”]。
正在這一些研討中，焦點的研討是“馮·諾依曼架構”取“人腦架構”的實質構造區分--取計算機相比，人腦的信息存儲和處置，經過突觸這一根基單位來實現，因此沒有較著的界線。恰是人腦中的千萬億個突觸的可塑性--各類因素和各類前提顛末必然的時候作用后惹起的神經變革（可變性、可潤色性等），使得人腦的影象和進修功效得以實現。
2 神經形態芯片的進步簡史
是以，模擬人類大腦的了解、舉動和認知本領，就成為主要的仿生研討方針。1990 年，加州理工學院名譽教授Carver Mead為出了神經形態芯片的界說--“模擬芯片分歧于只有二進制成果（開/閉）的數字芯片，能夠像實際天下一樣得出各類分歧的成果，能夠模擬人腦神經元和突觸的電子流動。”然而，Carver Mead本人并沒有完成模擬芯片的設計。
今后，Audience公司出于對神經系統的學習慣和可塑性、容錯、免編程、低能耗等特點進行了研討，研收回基于人的耳蝸而設計的神經形態芯片，能夠模仿人耳按捺噪音，應用于智能手機。Audience公司還由此成為行業內搶先的語音處置芯片公司。
IBM公司正在1956 年建立第一臺人腦模仿器（512 個神經元）以來，就一直正在處置對類人腦計算機的研討，摹仿了突觸的線路構成、基于巨大的類神經體系群開辟神經形態芯片也就大勢所趨地進入了其視野。個中，IBM第一代神經突觸（neurosynaptic）芯片適用于“認知計算機”的開辟--只管“認知計算機”沒法像傳統計算機一樣舉行編程，但可以根據積存履歷舉行進修，發明事物之間的互相聯絡，模仿大腦布局和突觸可塑性。正在美國國防初級研討方案局（DARPA）的贊助下，IBM的“自適應可變神經可塑可擴大電子設備體系”項目（SyNAPSE） 第二階段項目則致力于發明既能與此同時處置懲罰多源信息又能依據環境接續自我更新的體系，實現神經體系的進修慣和可塑性、容錯、免編程、低能耗等特性。項目負責人Dharmendra Modha以為，神經芯片將是計算機進化史上的又一座里程碑。
IBM的新芯片架構沒有固定的編程，把內存取處置器集成正在一起，摹仿大腦的事務驅動、分布式和并行處置方式。由今朝來看，雖然神經形態芯片的才能還遠不及人腦（IBM 2012年開辟的摹擬人腦的超等測算機已可摹擬出相稱于5千億神經元和137億神經突觸的測算架構體系，但體系的運轉速度相比于人腦要慢1 542倍），但取傳統的測算機相比，其正在處置感官數據、進修數據轉變的才能層面上風顯明。依據方案，2019年IBM將會操縱88萬CPU，研制出取人腦速度相稱的摹擬人腦體系。
正在IBM從前，瑞士的蘇黎世大學和蘇黎世聯邦理工學院等曾經做了較長工夫的神經形態芯片研討，但采納的主如果摹擬電路或數字/摹擬夾雜電路。可是，摹擬電路易受漏電流的危害，進而帶來噪聲過大等題目，因此性能上并未最優化。IBM的做法，則是采納了數字電路，辦理這一題目。除IBM外，HRL實驗室、高通公司等還做了較多的神經形態芯片開辟，其中高通公司的芯片估計會正在2013年上市。
3 仿生摹擬的運用
模仿人腦體系的開辟，就必須要以神經形態芯片作為基礎支持。人腦啟示軟件公司 Numenta創始人Jeff Hawkins曾批評，“人工智能絕對不克不及靠軟件來實現，需要用芯片來完成。”“零項目”工程師 M. Anthony Lewis則以為，“即使還是以數字的情勢來完成，我們曾經能夠復制大腦的良多舉動。”
有了神經突觸運算芯片外，部門水平地再現生物體系中神經元和神經突觸的運作形式，探求工具之間的關聯性，提出假定，舉行影象和進修等皆成為了也許，使得芯片正在很大水平上實現已往幾十年來的人工智能范疇開辟的功用。比方，基于神經形態芯片的智能傳感器和設備，可適用于病情的智能監測，進而使得康健監測體系能夠監測性命體征，盡早發覺潛正在的風險，為病人給予個性化的醫治手腕。正在臉部辨認等觸及圖象、聲音和其他感官數據的處置懲罰范疇，經過智能末端來存眷用戶的舉動和環境，進修用戶的習慣，還成為也許。對此，高通公司的手藝總監Matthew Grob曾批評，“我們正正在含糊芯片和生物體系之間的隔膜。”事實上，HRL實驗室已設計測試將神經形態芯片植入到鳥類中，由芯片處置懲罰來源于攝像機和其他傳感器的數據，能記著飛過的房間，學會導航。