所謂“類腦計算”，是指仿真、模擬和借鑒大腦神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程的裝置、模型和方法，其目標是制造類腦計算機。上周，蔣田仔教授，中國科學院自動化研究所，腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心。在CNCC 2016的腦科學與類腦計算分論壇里分享了腦網(wǎng)絡(luò)組對類腦計算的啟示的主題報告。雷鋒網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)場分享整理了其中亮點：

腦網(wǎng)絡(luò)組對類腦計算的啟示，我們先了解一個大前提。

腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜是類腦計算基礎(chǔ)。

注：腦網(wǎng)絡(luò)組是以腦網(wǎng)絡(luò)為基本單元的組學，它由腦網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和節(jié)點之間的連接兩個基本要素組成；這兩個要素可以從微觀（神經(jīng)元），介觀（功能柱）和宏觀（腦區(qū)）尺度上來定義。

不過現(xiàn)在基于腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜的認知計算模型有個問題：現(xiàn)在對于腦功能模塊的劃分過于粗糙。

對于腦功能模塊的劃分，看下面這張圖，可以知道腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜在類腦計算的應用。

• 布洛卡區(qū)與維尼克區(qū)     -自然語言處理

• 顳葉視覺皮層                 -復雜圖形識別

• 頂葉皮層                 -空間位置信息處理

• 額葉皮層                        - 在線決策系統(tǒng)

• 海馬及內(nèi)嗅皮層  -時域信息整合與導航
  

腦網(wǎng)絡(luò)組對類腦計算的啟示：核心——腦網(wǎng)絡(luò)信息處理機制是類腦計算的依據(jù)。

啟示一）腦網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元相互作用的基本規(guī)律。

下面的相互作用機制，下面從上到下，從左到右。依次是

• 腦網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元的相互作用機制。

• 神經(jīng)元二階相互作用。

• 神經(jīng)元高階相互作用。

• 神經(jīng)元高階相互作用特點。
  

經(jīng)過大量實驗，觀察得到的結(jié)論是——高階相互作用是二階相關(guān)的附產(chǎn)物，可以用一個簡單的模型精確刻畫。

并且關(guān)于高階相互作用，這其中有個關(guān)鍵的研究進展：在2006-2008年的時候，我們認為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并不存在高階相互作用。但到了2009-2011年的時候，Nature(自然雜志)，PNAS《美國科學院院報》等權(quán)威雜志相繼刊出文章承認高階相互作用是廣泛存在的。

這個趨勢對于類腦計算的啟示是：

• 刻畫和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的復雜度-簡化類腦計算體系的設(shè)計復雜度。

• 證實一個簡單的模型能夠用于準確模擬大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的活動，是計算復雜度大大降低。-有利于超大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿真。

啟示二）大腦皮層的臨界狀態(tài)研究。

1）目前的神經(jīng)形態(tài)芯片設(shè)計

其優(yōu)點是：分布式處理，事件驅(qū)動，低耗能，小體積。（IBM公司在1956年創(chuàng)建第一臺人腦模擬器（512 個神經(jīng)元），其新芯片架構(gòu)沒有固定的編程，把內(nèi)存與處理器集成在一起，模仿大腦的事件驅(qū)動、分布式和并行處理方式。）

其缺點是：整體系統(tǒng)狀態(tài)固定，不可調(diào)。

2）而深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)局限性也正在被大家所熟知：知識不能推廣和移植（訓練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并不是一件十分輕松的工作，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練經(jīng)驗不能直接移植。）

3）最近大腦皮層的臨界狀態(tài)的問題，經(jīng)過大量實驗，首次證明腦網(wǎng)絡(luò)活動位于熱力學臨界態(tài)附近，為理解這些現(xiàn)象提供了統(tǒng)一的框架

• 對整體狀態(tài)的有效調(diào)節(jié)。

• 系統(tǒng)信息表征能力最大

• 對外界刺激最敏感。

• 位于混度與有序的邊緣。

對于類腦計算的啟示是，我們可不可以這樣？

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