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效仿人腦節(jié)能、高效特性——

可用于AI的大型類腦神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)

【總編輯圈點】

科技日報北京5月9日電（記者張夢然）在《自然·機器智能》雜志上發(fā)表的一項新研究中，荷蘭國家數(shù)學與計算機科學研究所（CWI）科學家展示了類腦神經(jīng)元如何與新穎的學習方法相結(jié)合，能夠大規(guī)模訓練快速節(jié)能的尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡。潛在的應用包括可穿戴人工智能（AI）、語音識別、增強現(xiàn)實等諸多領域。

這種尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡，可在稱為神經(jīng)形態(tài)硬件的芯片中實現(xiàn)，有望使AI程序更貼近用戶。這一解決方案有利于保護隱私、提高穩(wěn)健度和響應能力，其應用范圍從電器中的語音識別、醫(yī)療保健監(jiān)控、無人機導航，到本地監(jiān)控設備。

就像標準的人工神經(jīng)網(wǎng)絡一樣，尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡也需要訓練才能流暢地執(zhí)行這些任務。然而，這種網(wǎng)絡通信方式也帶來了嚴峻的訓練挑戰(zhàn)，因為它們無法與人類大腦的學習能力相提并論：大腦可以很容易地從新體驗中完成學習，改變連接，甚至建立新的連接；大腦所需的“范本”很少，但學到的卻很多；大腦學習新事物時也非常節(jié)能。

為了達到與人類大腦接近的程度，新的在線學習算法可直接從數(shù)據(jù)中學習，實現(xiàn)更大的峰值神經(jīng)網(wǎng)絡。在研究人員展示中，底層尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡SPYv4經(jīng)過訓練，可在阿姆斯特丹一條繁忙的街道上區(qū)分騎行者、步行者和汽車，并準確指示它們的位置。

研究人員表示，以前，他們可訓練超過10000個神經(jīng)元的神經(jīng)網(wǎng)絡；現(xiàn)在，對于擁有超過6百萬個神經(jīng)元的網(wǎng)絡，他們也能很容易地訓練。

有了基于尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡的強大AI解決方案，研究人員正在開發(fā)能以非常低的功率運行這些人工智能程序的芯片，這些芯片最終將出現(xiàn)在許多智能設備中，如助聽器和增強/虛擬現(xiàn)實眼鏡。

現(xiàn)代人工神經(jīng)網(wǎng)絡是當前AI革命的支柱，但它們實際上是受到真實生物神經(jīng)元網(wǎng)絡（如人類大腦）啟發(fā)的產(chǎn)物。誠然，大腦是目前任何AI也無法比擬的——網(wǎng)絡更大、工作起來更節(jié)能，并且在被外部事件觸發(fā)時，能更快地作出反應。如何更貼近真實的大腦？那就是更逼真地效仿生物神經(jīng)元的工作?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，人類神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元通過交換電脈沖進行通信，而尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡憑借著對這一點的模仿，成為了本研究中特殊類型的神經(jīng)網(wǎng)絡。