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處理器/DSP  

英科學家企圖以百萬顆ARM處理器模擬人腦

上網時間: 2011年07月18日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:英國  ARM  處理器  人腦  模擬 

英國有一項研究計畫,打算將上百萬顆 ARM 處理器連結在一起,以模擬人腦的運作;該計畫所需晶片是由曼徹斯特大學(Manchester University)設計、已在台灣完成製造,將組裝成一部命名為SpiNNaker (Spiking Neural Network architecture,棘波神經網路架構)之大規模平行運算電腦。據了解,那些特製晶片是採用舊款的ARM指令集架構,在上個月已經送抵曼徹斯特大學,並已經通過功能性測試。

參與SpiNNaker研究計畫的成員,除了曼徹斯特大學之外,還包括南安普敦 (Southampton)、劍橋(Cambridge)以及雪菲爾(Sheffield)等大學,並取得了500萬英鎊(約800萬美元)的英國政府補助。該計畫主持人是曼徹斯特大學教授Steve Furber,他鑽研人腦功能與架構數年,也是今日ARM處理器核心前身──Acorn RISC Machine的共同設計者;他表示:「我們正在執行小規模的模擬,將在接下來的18個月將規模擴大。」

研究人員指出,人腦中有約1,000億個神經元(neuron),以及1,000兆(trillion)個連結;因此就算是曼徹斯特大學所開發的、內含100萬顆特製ARM處理器核心的電腦,也只能模擬約1%的人腦。

神經元在大腦內的功能,是像類比電子棘波(electrical spikes)那樣傳送資訊,SpiNNaker會以描述性資料封包(packets of descriptive data)的形式進行模擬。而神經網路處理那些棘波的過程,則會以在ARM處理器上執行的模型或是虛擬神經元形式呈現;其架構以及利用數位資料封包的方式,意味著SpiNNaker能以媲美人腦的速度,以眾多小數量的物理連結來傳送棘波。

Furber的團隊是在2009年設計出首款測試晶片原型,最新的版本是在單晶片上配備18顆 ARM核心、搭配記憶體與約1W的電源;該晶片是委託台灣晶圓代工廠聯電(UMC)以0.13微米CMOS製程生產,Furber指出,晶片內含約1億個電晶體,主要在分佈晶片上的55個32-kbyte SRAM功能區塊中。

至於搭配的記憶體晶片,則是美光(Micron)所生產的1Gbit DDR SDRAM,運作頻率166MHz;Furber表示,那些記憶體是以良品裸晶形式與SpiNNaker的 ARM處理器裸晶一起,組合成300接腳的BGA封裝晶片。

Furber指出:「我們還不知道人腦是如何以資訊處理系統的形式運作,這也是我們需要找到的答案;希望我們開發的系統能在這方面有所突破。」處理器核心供應商ARM也贊助了SpiNNaker計畫,在2005年將處理器核心與實體IP提供給研究團隊。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: A million ARM cores to host brain simulator,by Peter Clarke)





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