擁有 100 萬顆核心處理器，模擬人腦運作的超級電腦正式啟用 [1P]

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擁有100 萬顆核心處理器，模擬人腦運作的超級電腦正式啟用



SpiNNaker 超級電腦（圖：曼徹斯特大學）

由英國工程與自然科學研究委員會（Engineering and Physical Sciences Research Council）發起一項的計劃：一台仿造人類大腦運作模式的超級電腦 SpiNNaker，現由歐洲的人類大腦計畫（European human brain project）接手。在經歷 20 年的構思與 10 年的建造，並耗資 1,500 萬英鎊（約 6 億台幣，1.5 億港幣），於近日正式啟用。

SpiNNaker

SpiNNaker 的全名為「脈衝神經網路架構」（Spiking Neural Network Architecture），由英國曼徹斯特大學（University of Manchester）的電腦科學學院負責建造，核心處理器則委託台灣晶圓代工廠聯電（UMC）以 0.13 微米製程製造。在最近進行的升級中，其核心處理器增加至 100 萬個，每個晶片由 1 億個電晶體組成，使其每秒運算次數達 200 兆次。

SpiNNaker 與一般超級電腦不同之處在於，其訊號傳輸不只是點對點的大量傳送；而是模仿大腦中神經元運作模式，將訊號分割成數百億個小訊號，同時經由多個路徑傳送到數千個位置進行運算。

最初構想出 SpiNNaker 的電腦工程學系教授史蒂夫·弗伯博士（Steve Furber）表示：「SpiNNaker 顛覆了我們對電腦運算模式的想法。我們成功打造出接近人類大腦運作方式的電腦，這是相當令人振奮的。」

生物神經元

SpiNNaker 的研發團隊希望未來能達到模擬十億個生物神經元的規模。十億個神經元是怎樣的概念？老鼠的大腦神經元大約有 1 億個，而人類的大腦是將近 1 千倍之多。因此十億個神經元的規模相當於人類大腦的 1 ％，而在大腦中每個神經元又分別以 1 兆個突觸（synapses）相互連結，形成相當複雜的網路。

應用

SpiNNaker 可協助神經學家進一步了解人類大腦的運作方式，例如模擬 8 萬個神經元的大腦皮層，以瞭解大腦如何接受、處理聽覺、觸覺等感知訊號。此外，SpiNNaker 已用於模擬在帕金森氏症（Parkinson’s disease）患者中會受到影響的大腦區域基底神經節（Basal Ganglia），有望協助相關藥物研發的進展。

SpiNNaker 也在最近被用於德國慕尼黑工業大學（Technische Universität München）開發的機器人 SpOmnibot，協助其處理即時視覺訊號導向特定的目標物。弗伯教授對此表示：「透過 SpiNNaker 前所未見的模擬能力，神經學家能夠更準確模擬人類大腦內部的運作方式，以瞭解其神秘之處。也可作為機器人的神經模擬器，協助機器人行走、說話，更有效率且靈活的活動。」

明日科學