深扒全球仿生芯片计划！15+公司已入局，人造大脑通往未来计算之门( 二 ) AI芯片“智商”已

当今人工智能（AI）芯片努力进化的两个方向，一是更快的计算速度，二是更低的功耗。如果向大脑神经元活动取经，是不是能做出兼顾高算力和低功耗的芯片？
两种不同的思路开始在研发道路上激起火花：一种是将生物神经元与传统半导体结合的生物计算，另一种则是用微电子技术来模仿神经元信息处理机制的类脑计算。

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生物计算：碳基神经元+硅基半导体

脑功能的实现依赖于神经元和突触组成的神经网络，突触起到将信息传输与记忆存储处理相结合的关键作用。
受大脑启发，一些研究人员尝试建立生物神经元与硅神经元之间的连接，以推进脑机接口、超低功耗混合芯片等前沿技术的发展。
今年2月底，《自然》旗下期刊《科学报告》刊登了一项由英国、瑞士、德国和意大利科学家联合推进的实验，用纳米级忆阻器模拟生物突触的基本功能，连接大鼠神经元和人工神经元，使得这些神经元通过互联网可以实现双向实时通信。
“我们首次证明，芯片上的人工神经元可以与大脑神经元相连，通过使用相同的’脉冲’语言进行交流。 ”意大利帕多瓦大学生物医学科学系教授Stefano Vassanelli说。

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▲纳米电子突触在混合网络中连接硅和大脑神经元
这种“混合大脑”能让大脑神经网络和AI神经网络相互理解，从长远来看， Vassanelli称其想法是利用人工脉冲神经网络来恢复帕金森氏症、中风或癫痫等局部脑疾病的功能。
Vassanelli指出：“一旦植入到大脑植入物中，硅脉冲神经元将充当一种神经假体，人工神经元将自适应地刺激功能失调的神经元，促进功能恢复，甚至能挽救功能丧失。 ”
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41598-020-58831-9#Bib1
这项研究是想用人工神经元来补救出毛病的生物神经元，也有科学家将真正的生物神经元和传统硅计算系统集成在一起，试图打造突破传统芯片限制的超级计算芯片。
澳大利亚初创公司
Cortical Labs
在今年4月宣布制造第一款混合计算机芯片，并在训练该芯片玩雅达利祖师爷级乒乓球游戏《Pong》。
其官网上列举了生物计算的四个优势：流体智能、比数字电路更稳健、可扩展、功效高。
（1）流体智能：生物神经网络具备自组织特性，不依赖所需知识即可解决陌生问题。
（2）鲁棒性：与数字电路不同，生物网络对物理损伤具有很强的抵抗力，其适应和重组的能力可以在传统电路失效的地方维持功能。
（3）可伸缩性：生物智能可以从蜻蜓扩展到人类。培养神经元不需要绝对零度的设备或昂贵的纳米级制造单元。
（4）功率效率：人脑有超过十亿的神经元，能耗仅20瓦，生物计算拥有相似的高能效特性。
这家创企在2019年6月成立，已从澳大利亚著名风险投资公司Blackbird Ventures获得了约61万美元的种子资金。
其联合创始人兼首席执行官Hon Weong Chong是一名注册医生和软件工程师，曾就读于约翰霍普金斯大学信息学系，他基于自身丰富的经验和多学科背景，想带领团队打造出一个功能强大而功耗极低的计算系统。
他们提取神经元的方式有两种：一是从小鼠胚胎中提取神经元，二是将人类皮肤细胞转换回干细胞，并诱导它们成长为人类神经元。随后这些神经元被嵌入一个特殊金属氧化物芯片顶部的培养基中，芯片包含一个由22000个微小电极组成的网格，可充当程序员与神经元之间的I/O介质。