脑认知与类脑计算 重点任务简介 黄铁军
国内外进展，重点任务
计算机vs.人脑
电脑（类脑计算机)
瑞士 ”蓝脑计划“ Blue Brain Project
2005年启动“蓝脑计划”，瑞士政府 支持EPFL (联邦理工学院洛桑)Henry Markram教授研究组整合从分子到智能行为的多层次的认识 和数据，在旧M Blue Gene超级计算机上构建仿真大脑。2009年，在峰值 56T flops 的 BlueGene上，构造出出生两周大鼠的新 皮质柱模型，包括1万个神经元和数 千万个突触连接。模型大脑出现了Y 振荡现象（〜40hz信息整合现象）。
欧洲"人类大脑计划“13项研究任务
- 1策略性鼠脑数据
- 2策略性人脑数据
- 3认知架构
- 4脑研究数学与理论基础
- 5 神经信息学平台
- 6 大脑仿真平台
- 7 高性能计算平台
- 8医疗信息学平台
- 9神经形态计算平台
- 10神经机器人平台
- 11应用
- 12伦理与社会
- 13管理
IBM类脑计算
类脑计算国内外进展
- HP计划2016年推出The Machine原型计算机及操作系统
- 高通类脑处理器Zeroth支持手机视听感知
- 类脑芯片：海德堡大学BrainScaleS，ARMSpiNNaker，斯坦福 NeuroGrid…
- 忆阻器模拟神经突触：UC Berkeley、HP、HRL、斯坦福、墨尔本 理工、UC Santa Babara、北大、清华、华中科技大学等
- 光神经元和光突触：洛克希德马丁和普林斯顿大学，北大
国内外进展 重点任务
人类大脑
物质意义上的大脑：1.3升，〜1.5公斤，占体重2%，功耗~20W，占全身20%。宇宙间已知最复杂的结构，自然进化而来，每个神经元通过1000-10000突触与其他神经元相联，人 脑突触总数超过100T。
“脑认知与类脑计算”任务规划
“脑认知与类脑计算”任务规划
主要发展目标
发展类脑计算机
- 类脑处理器
- 微纳光电神经形态器件
- 类脑计算基础软件
- 智能机器人、智能手机、无人机、无人驾驶...
- 智能服务系统
- 大数据分析
- 同态实验平台
深度学习“类脑”吗?
生物视觉系统
生物视觉系统
一瞥之间，到底发生了什么?
生物视觉信息处理的大致过程
- 0ms:光感受器完成光电转换
- 20ms:视网膜"模数"转换和编码，输出神经脉冲
- 30ms:外侧膝状体（LGN)中继转发
- 40ms:V1方向选择细胞响应
- 50ms:清晰影像重构（“看清”）
- 80-100ms: IT人脸选择细胞响应
- 160.220ms:对象识别（”看见“）
神经脉冲序列如何编码图像?
初级视觉系统解析仿真
研究价值和应用价值
总结
- 类脑计算是指借鉴、模拟和仿真大脑信息处理机制的计 算模型和方法，目标是类脑计算机。当前计算机专注“左脑”，类脑计算机专注“右脑”，与传统计算机互为补充。
- 欧美诸国和很多著名大学、研究机构和跨国企业已开展 上十年研究，但总体上还处于探索期，真正的重大突破 还没出现
- 北京在类脑计算方面基础雄厚，在发展计算机、智能机 器人、无人驾驶、信息服务等产业方面具有先天优势
- “脑认知与类脑计算”作为北京脑科学研究专项的重要组成部分，已经启动部分工作，希望得到各界指导支持，期 望更广泛的国内外合作
