來(lái)源： 科技日報

    本報訊據美國物理學(xué)家組織網(wǎng)7月19日報道，美國普林斯頓大學(xué)和航空與國防技術(shù)公司洛克希德•馬丁公司合作，正在進(jìn)行一項名為“光子神經(jīng)元”（photonic neuron）的計劃，旨在用一種光纖計算設備模擬腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的運算模式，開(kāi)發(fā)出一種幾乎瞬間就能作出決策的數字系統。這種設備和神經(jīng)元很像，但速度要超過(guò)神經(jīng)元10億倍。研究人員稱(chēng)該計劃如果成功，將帶來(lái)計算機處理速度的真正革命。

    該計劃開(kāi)始于2008年，由普林斯頓電學(xué)工程教授鮑爾•布拉克諾和洛克希德•馬丁公司先進(jìn)技術(shù)實(shí)驗室基礎工程師、神經(jīng)科學(xué)家大衛•羅森布魯斯領(lǐng)導。

    無(wú)論是大腦中的還是外圍神經(jīng)系統中的神經(jīng)元，都和其他神經(jīng)元互相連接，通過(guò)電脈沖彼此溝通。神經(jīng)元接收到一個(gè)電脈沖，然后決定是否發(fā)出自身信號，把信息傳給余下的網(wǎng)絡(luò )。這就是神經(jīng)計算的基礎。

    在緊急時(shí)刻，人或動(dòng)物都要迅速作出決策：如一只瞪羚被一只非洲獵豹追逐時(shí)，必須在瞬間決定向左跑還是向右跑；面對飛過(guò)來(lái)的棒球，棒球選手也必須在幾分之一秒內根據各種跡象判斷如何揮擊。這種腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )在生死關(guān)頭的剎那計算，為光子計算的工作原理提供了線(xiàn)索。

    “我們正在把各種典型的神經(jīng)信息處理方式，如學(xué)習、抑制行為轉移到光纖電路中，但這不是在努力復制大腦中的東西，而是模擬大腦中的運算，并以計算機的純數字系統方式實(shí)現。”羅森布魯斯說(shuō)。

    此外，研究人員也一直在尋找突破電路本身速度限制的方法。如果使用電流，信息處理速度還要受導線(xiàn)電阻這一終極限制，如果不用電導線(xiàn)而用光纖，信息就能以接近光速傳播。在傳統光纖通訊中，只在遠距傳輸過(guò)程中以光的形式傳輸信息，到達目的地后還要經(jīng)過(guò)信息轉換過(guò)程將光子信息轉換為電子來(lái)處理。而在新實(shí)驗中，仍以光代碼形式來(lái)處理信息，這要比用電流快得多。

    盡管模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的運算模型和光纖網(wǎng)絡(luò )所用的有很多不同的變量，但它們在整體方程上非常相似。“當我們輸入方程后，它們確實(shí)能運行起來(lái)。”布拉克諾說(shuō)。

   研究人員指出，借用神經(jīng)電路的計算概念，是為了突出它能幫助人們和組織機構作出超快決策。如果該項目成功，會(huì )讓計算機幾乎瞬間就能完成計算。比如在危急時(shí)刻，能通過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號找出恐怖分子，讓噴氣機決定是否彈出駕駛員；還能迅速處理大量數據，比如通過(guò)視頻信號操縱無(wú)人駕駛汽車(chē)，審查基因數據找出對抗疾病的線(xiàn)索等。（常麗君）