类脑计算：突破计算能力限制的战略支点

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类脑计算：突破计算能力限制的战略支点

类脑计算属于计算机研究范畴。1946年，世界上第一台现代计算机诞生，计算机科学与技术从此日新月异。短短几十年间，现代计算机使用的电子器件经历了电子管、晶体管、中大规模集成电路、超大规模集成电路等阶段，持续更新换代。1965年以来，集成电路的晶体管集成度遵循了“摩尔定律”，即一个芯片上可以容纳的晶体管数目在大约18个月后就会增加一倍。但时至今日，通过提高集成电路的晶体管集成度来提升计算能力的模式已难以为继。计算芯片的电路线条宽度已细到纳米数量级，相当于只有几个分子的大小。在这种情况下，材料的物理与化学性能的变化将导致半导体器件不能正常工作。因此，如何以新的处理机制解决计算机计算能力限制，成为信息科学发展最为紧迫和最为前沿的问题之一。

通过模仿人脑建造接近乃至超越人类智能的机器是人类的一个朴素理念，也是科学家解决计算机计算能力限制的主要方向之一。与现有计算机相比，人类大脑具有明显优势。一是人类大脑的功耗低，仅有20瓦左右，远远低于现有的计算系统；二是人类大脑的容错性强，即使少部分神经元死亡，对大脑的整体功能影响不大；三是人类大脑对信息的并行处理能力强，分布于大脑各处的数百亿神经元可同时对信息进行分析处理；四是人类大脑神经网络的可塑性好，可根据环境变化进行自我学习与进化。人脑的这些优势或许平时不易被我们察觉，却是类脑计算研究的重要依据。

类脑计算领域的相关研究，为新一代计算变革带来了希望。以大脑为模仿对象建立新一代计算技术体系，既可以保留计算机的既有优势，又可以叠加人脑处理信息的诸多优势，将有望打破冯·诺伊曼架构的束缚，实现存储处理一体化、超低能耗和超大规模并行信息处理，让结构逼近人脑、性能媲美人脑的“人造超级大脑”成为可能。