IBM的SyNAPSE晶片擁有1百萬個人工神經元（類腦細胞）和2.56億個突觸（儲存單元），以及4，096個稱為「神經突觸」（neurosynaptic）的處理核心執行作業，并整合記憶體、運算、通訊，以及以一種非同步事件驅動、平行與容錯的方式作業。　　 

　　「這款處理器整合了54億個電晶體，可說是IBM有史以來最大的晶片，而且，據我們所知是至今全世界最大型的晶片，但功耗僅70mW，」Modha說。　　 

　　為了衡量這一龐大的晶片的性能，IBM發明了一種新的度量標準——每秒突觸運算（synapticoperationspersecond；SOPS），以取代每秒浮點運算（FLOPS）性能。　　 

　　「該晶片可提供每瓦460億的SOPS，這款相當于一張郵票大小的超級電腦重量卻輕如羽毛，所需的電源也僅約一款助聽器的用量，」Modha說，「它可作為監控感測器、行動裝置、執行云端服務以及超級運算的理想應用。」　　 

　　該架構每平方公分消耗20mW功耗，比當今微處理器所需的功率更低5，000倍以上。該晶片架構基于先前在每個neurosynaptic核心中內含256個神經元的上一代晶片。而在這款第二代晶片中，IBM不僅為其縮減了15倍的晶片面積、功耗降低100倍，同時還為每個晶片增加至4096個核心。　　 

　　該核心由晶片上網狀網路以及相鄰晶片間直接連結的方式進行連結。各晶片之間無縫地彼此連接，以期形成未來neurosynaptic超級電腦的基礎。此外，為了證明其可擴展性，IBM并展示了一款16晶片的系統，可將晶片架構擴展至1，600萬個可編程的神經元以及40億個可編程的突觸，其終極目標在于達到人腦神經系統所需的100兆或更多個突觸。　　 

　　「我們認為，這款晶片為這款具有全新架構、無與倫比的規模、速度、功效和可擴展性的neurosynaptic電腦，建立了一個全新的里程碑，」Modha說。　　 

　　該晶片（左）布局是由64x64個神經突觸核心陣列組成，每個核心（右）內含256顆神經元以及65，536個突觸，以實現密集運算、儲存與通訊。　　 

　　IBM表示，經由整合處理、儲存與通訊，目前已能消除令人生畏的vonNeumann瓶頸––迫使傳統微處理器求助于多層次功耗快取。而且，由于所有的核心以平行方式執行，不必再以GHz級的功耗作業。事實上，1kHz晶片時脈可用于離散神經元動態。而藉由在整個晶片上平均分散核心，使該架構具備容錯能力；任何核心錯誤都不至于影響運算結果。　　 

　　該晶片采用三星（Samsung）的28nm制程制造，以實現高密度的晶片記憶體與低泄漏電晶體性能。Modha表示該晶片第一次上電就能完美的運作。　　 

　　Modha的公司目前正忙于開發一款新的模擬器、新的編程語言、新的編程環境、新的工具庫、新的演算法以及新的教學課程，旨在創造一個全球化的應用生態系統。透過將運算元件移動至更接近感測器以及整合不同類型的感測器，研究人員們希望能夠打造出具有更佳配備的neurosynaptic電腦，以便有效處理即時數據串流的多種意義。　　 

　　「我們開始與大學以及業界合作夥伴共同討論各種相關應用，例如在相機上內建物件辨識功能，或利用多感測器融合來實現聽覺處理，」Modha說，「而在汽車和醫療設備中，可以采用收集的方式來處理資料，或者是能完全意識環境變化的智慧型手機等應用。」　　 

　　IBM并致力于研究晶片可適應現實世界變化的學習能力。該公司計劃利用在記憶體密度方面的CMOS進展、3D整合以及新的感測器技術，以實現更低功耗、更緊密的封裝以及更快的速度。　　 

　　這項研究計劃經費約5，300萬美元，分為四個階段進行，并由DARPA提供贊助。該計劃還將探索可在未來五年內實現商用化的可能性。 　　  

　　（來源：EETTaiwan     2014年8月11日）