三星新展望：将大脑“复制粘贴”到芯片中？

三星新展望：

将大脑“复制粘贴”到芯片中？

韩国工业巨头三星正致力于将人脑结构“复制并粘贴”到电脑芯片上。三星与哈佛大学合作，以芯片形式复制大脑的构成，希望这样做能让未来的芯片获得大脑“低功耗、轻松学习、适应环境，甚至自主和认知”的能力。

三星表示:“大脑由大量神经元组成，它们的线路图负责大脑的功能。因此，对神经元地图的了解是逆向工程大脑的关键。”他们发表在《Nature Electronics 》杂志上的“观点论文”——《Neuromorphic electronics based on copying and pasting the brain》表明，通过复制大脑的复杂机制并将其转换到三星的存储技术上，电子产品可能能够模仿大脑的一些特质。

作者提出的愿景的本质可以用“复制”和“粘贴”两个词来最好地概括。这篇论文提出了一种方法，利用开发的突破性纳米电极阵列，复制大脑的神经元连接图，并将这张图粘贴到高密度的三维固态存储器网络上，三星在这项技术上一直处于世界领先地位。这种复制粘贴方法可能会带来更好地接近大脑计算特征的硅集成电路。”

该团队计划使用开发的突破性纳米电极阵列，并将该结构应用到高密度的固态存储器三维网络上来实现这一目标。

本文提出了一种回归大脑逆向工程的原始神经形态目标的方法。纳米电极阵列可以有效地进入大量神经元，从而以高灵敏度记录神经元的电信号。这些大量平行的细胞内记录记录了神经元线路图，显示了神经元之间的连接位置以及这些连接的强度。因此，从这些泄密的记录中，可以提取或“复制”神经元线路图。

这是一个相当大的要求，正如三星自己所说:“由于人类大脑估计有1000亿个左右的神经元，以及1000倍左右的突触连接，最终的神经形态芯片将需要100万亿左右的记忆。”

这篇论文更进一步，提出了一种快速将神经元接线图粘贴到记忆网络上的策略。一种特殊设计的非易失性记忆网络，在细胞内记录信号的直接驱动下，可以学习和表达神经元连接图。这是一种直接将大脑的神经元连接图下载到存储芯片上的方案。

然后，复制的神经元图谱可以被“粘贴”到非易失性存储器网络上——比如我们日常生活中使用的固态硬盘(SSD)中的商用闪存，或者电阻性随机存取存储器(RRAM)等“新”存储器——通过对每个存储器进行编程，使其电导代表复制图谱中每个神经元连接的强度。

这是一份“展望报告”，所以它的想法有些推测性，三星没有透露他们认为创造这样一个计算庞然大物需要多长时间(或者它会有多大)。虽然这些显然是巨大的数字，但就简单的数学而言，它们实际上并不超出我们目前的技术范围。100万亿字节相当于100兆兆字节，虽然人类复制神经通路可能很难像自然进化所实现的那样优雅，但三星显然有能力为这样一个项目提供尽可能多的高规格内存。

为了实现这一点，芯片需要使用三维内存集成来构建，因此，三星的纳米电极阵列”是否能胜任这项任务，可能是唯一能阻止我们复制人类大脑的障碍。而值得注意的是，不管是存储芯片，还是晶圆制造的3D堆叠技术，可以说都是三星的“强项”。所以是的很有野心，但离成为现实还有很长的路要走。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41928-021-00646-1

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