由浙江大学牵头研发完成的脉冲神经网络类脑芯片达尔文2，以及针对该芯片的工具链、微操作系统日前在杭州发布，杭州电子科技大学与华为中央研究院分别参与了芯片研制与算法和应用场景研究工作。该芯片主要面向智慧物联网应用，单芯片支持的神经元规模达15万个，在神经元数目上相当于果蝇的神经元数目，该芯片也是国内目前已知单芯片神经元规模最大的脉冲神经网络类脑芯片。
据了解，达尔文2采用55纳米标准CMOS工艺，单芯片由576个内核组成，每个内核支持256个神经元，神经突触超过1千万，通过系统级扩展，可构建千万级神经元类脑计算系统。
研究团队骨干浙江大学计算机科学与技术学院、教育部脑与脑机融合前沿科学中心马德副教授介绍说，类脑芯片是用芯片去模拟大脑神经网络的结构与功能机制，工作原理类似于生物的神经元行为，在图像物体识别、视频音频理解、自然语言处理等应用上有独到优势。
“与传统芯片相比，类脑芯片对于模糊数据的处理更加擅长，例如一些感知任务，此外低功耗也是很大的一个优势。在类脑芯片信息传导过程中，只有接受并处理脉冲的“神经元”才被激活，其他“神经元”则可以处于休眠状态，功耗可达到很低。” 芯片团队成员浙江大学微电子学院朱晓雷博士说。
在算法研究过程中，华为中央研究院根据语音业务的处理需求，结合达尔文2芯片架构的特点，设计了高效的脉冲神经网络算法，大幅提升了运算速度和识别精度，实现了实时语音控制的业务演示，目前正与浙江大学开展视频业务应用场景的合作研究。
据了解，达尔文2单芯片目前已经完成手势识别、图像识别、语音识别、脑电识别等多个应用开发，功耗比传统计算芯片低2个数量级以上。
研究人员表示，达尔文2是继该研究团队于2015年发布的国内首款脉冲神经网络芯片“达尔文1”之后，在国家自然科学基金、浙江大学双脑计划等多项科研项目资金的支持下，经过4年科研攻关，完成的一项重要科研成果。达尔文2的神经元规模方面比达尔文1（集成2048个神经元）提高了两个数量级，同时增强了芯片配置的灵活性和可扩展功能，从而大幅提升了类脑芯片达尔文2的应用潜力。类脑芯片的进步将会带来计算体系结构的革命，是下一代计算技术及下一代人工智能发展的重要突破方向。目前类脑芯片采用的还是相对简化的神经元模型，而真实大脑的神经元行为和连接方式要复杂的多，很多生物机理目前还有待神经科学家和生物科学家的不断研究。研究人员透露，浙江大学已联合之江实验室等单位启动新一代类脑芯片达尔文3的研发。
（新华社记者 朱涵）