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2018-05-23

KwabenaBoahen,aprofessorofbioengineeringandofelectricalengineeringatStanfordUniversity,hasenvisionedanewgenerationofcomputerstobebrainlike,orneuromorphic,machinesthatarevastlymoreefficientthantheconventionaldigitalcomputers.Asconventionalcomputerchipsarenotuptothechallengesposedbynext-generationautonomousdronesandmedicalimplants,"wehavereachedthepointwhereweneedtodosomethingdifferent",saysBoahen,alsoamemberofStanfordBio-XandtheStanfordNeurosciencesInstitute."Ourlab"sthreedecadesofexperiencehasputusinapositionwherewecandosomethingdifferent,somethingcompetitive."Moore"slaw,anobservationmadebyIntelCorpco-founderGordonMoorein1965,hasheldupprettywellforfivedecades:Roughlyeverytwoyears,thenumberoftransistorsonecouldfitonachipdoubled,allwhilecostssteadilydeclined.However,transistorsandotherelectroniccomponentsaresosmalltheyarebeginningtobumpupagainstfundamentalphysicallimitsontheirsize.Andthereareneedsforcomputingtobeeverfaster,cheaperandmoreefficient.InthelatestissueofComputinginScienceandEngineering,Boahensaysthatthefutureisnow.Hesaysthatwhileothershavebuiltbrain-inspiredcomputers,hewasquotedinanewsreleasesayingthatheandhiscollaboratorshavedevelopedafive-pointprospectusforhowtobuildneuromorphiccomputersthatdirectlymimicinsiliconwhatthebraindoesinfleshandblood.Thefirsttwopointsoftheprospectusconcernneuronsthemselves,whichunlikecomputersoperateinamixofdigitalandanalogmodes.Intheirdigitalmode,neuronssenddiscrete,all-or-nothingsignalsintheformofelectricalspikes,akintotheonesandzeroesofdigitalcomputers.Buttheyprocessincomingsignalsbyaddingthemallupandfiringonlyonceathresholdisreached-moreakintoadialthanaswitch.ThatobservationledBoahentotryusingtransistorsinamixeddigital-analogmode.Doingso,itturnsout,makeschipsbothmoreenergyefficientandmorerobustwhenthecomponentsdofail,asabout4percentofthesmallesttransistorsareexpectedtodo.Fromthere,Boahenbuildsonneurons"hierarchicalorganization,distributedcomputationandfeedbackloopstocreateavisionofanevenmoreenergyefficient,powerfulandrobustneuromorphiccomputer.Overthelast30years,Boahen"slabhasimplementedmostofitsideasinphysicaldevices,includingNeurogrid,oneofthefirsttrulyneuromorphiccomputers.But,inanothertwoorthreeyears,Boahensays,heexpectshisteamwillhavedesignedandbuiltcomputersimplementingalloftheprospectus"fivepoints."It"scomplementary,"Boahensays,addingthat"it"snotgoingtoreplacecurrentcomputers".Butasmostpersonalcomputersoperatenowherenearthelimitsofconventionalchips,neuromorphiccomputerswouldbemostusefulinembeddedsystemsthathaveextremelytightenergyrequirements,suchasverylow-powerneuralimplantsoron-boardcomputersinautonomousdrones.  值得注意的是,针对这类行为的制约机制正在逐步完善。“十二五”以来全国31个省份财力贡献排名

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