談到自動化，大家都會想到計算機。傳統的CPU和GPU等通用處理器特別擅長人類難以完成的任務，比如高精度的數學計算。但是到了人工智能階段，情況就不一樣了！它要求CPU計算更為複雜的事情，比如說：感覺。
攝像頭、麥克風以及溫度傳感器這些可數字化的工具幫助計算機獲得在視覺、聽覺以及皮膚觸覺等方面的 “感覺 ”，但是對於嗅覺這類較為抽象的感知，計算機想要獲得這方面的“感覺”是極為困難的。
近日，《自然-機器智能》雜誌報道了英特爾與美國康奈爾大學的科學家共同構建數學算法的研究成果。在研究人員的指導下，Loihi 迅速掌握了 10 種不同氣味的神經表徵。
用通俗的話來說就是，英特爾讓芯片也擁有“嗅覺”了！如此一來，化學傳感器領域多年來一直苦苦尋找的“電子鼻系統”終於有了眉目。
除了擁有嗅覺，計算機有可能還能“進化”的更加智能。英特爾最新神經擬態研究系統Pohoiki Springs已準備就緒，它將提供1億個神經元的計算能力。相當於一個小型哺乳動物的大腦！
芯片是如何擁有嗅覺的？神經擬態系統是什麼？一億神經元有啥意義？下面就讓小編帶大家一起來近距離圍觀英特爾這兩項了不起的創新吧！
芯片如何長“鼻子”？
在瞭解神經擬態芯片之前，不妨先來看看，人類是如何識別氣味的？
你拿起一個草莓聞一聞，水果分子就會刺激鼻腔內的嗅覺細胞。鼻腔內的細胞會立即向你的大腦嗅覺系統發送信號，一組相互連接的神經元中的電脈衝就會在這個嗅覺系統中產生嗅覺。無論聞到的是草莓、玫瑰還是有害氣體，你大腦中的神經元網絡都會產生該物體特有的感覺。
想要機器能夠識別出氣味，就必須讓機器擁有和人類一樣的思考以及反饋方式，神經擬態芯片應運而生，通過應用神經科學的最新見解，來創造作用方式更類似於人腦的芯片而非傳統計算機的芯片。
Loihi正是英特爾的神經擬態芯片的名稱，它源自於夏威夷海底的一座不斷噴發的活火山，寓意通過不斷的自我學習，獲得更加強大的人工智能的能力。
Loihi處理器的設計思路來源於人腦：單芯片中的128個小核各包含1000個神經元硬件設計架構，模擬多個“邏輯神經元”，支持多種學習模式的可擴展的片上學習能力，實現多種不同的神經網絡突破。
正是這些“邏輯神經元”，讓Loihi獲得了識別氣味的能力。英特爾神經擬態計算實驗室高級研究科學家 Nabil Imam 表示：“我們正在 Loihi 上開發神經算法，來模擬人類嗅到氣味時的大腦運行機制。”
Imam 和他的團隊採用了一個由 72 個化學傳感器活動組成的數據集，可對一個風洞實驗中循環的 10 種氣體物質（氣味）作出反應。傳感器對各種氣味的反應被傳送至 Loihi，由其芯片電路對嗅覺背後的大腦電路進行模擬。Loihi 芯片迅速掌握了 10 種氣味各自的神經表徵，其中包括丙酮、氨和甲烷，即使有強烈的環境干擾也能識別出這些氣味。
怎麼讓Loihi芯片模擬大腦進行學習呢？那就是在Loihi芯片上運行簡單的圖像識別神經網絡，就如幼兒探索未知事物一樣，Loihi先通過“眼睛”看到物體，再輸入物體的名稱，這樣它就能快速準確地辨別出這是什麼東西。
傳統方法中包括一種深度學習解決方案，但要達到與 Loihi 相同的分類準確率，該解決方案學習每類氣味需要 3,000 倍以上的訓練樣本。
還是有點兒懵？這段視頻可以讓你更好的瞭解神經擬態計算！
一億神經元的意義是什麼？
計算機“捕獲”了氣味，AI的感覺變得更加立體豐富，但是僅僅這樣是不夠的！
要知道，人類大腦約由1000億個互相連接的神經元組成，想要機器儘可能的像人類一樣“思考”，儘可能多地複製這種連接是關鍵。針對這種情況，英特爾將神經擬態研究系統的神經元數量提升到了一億個！
它就是最新發布的Pohoiki Springs，迄今為止最大規模的神經擬態計算系統，它由24個Nahuku主板組成，每個主板32顆芯片，總共集成了768顆Loihi芯片、1億個神經元。
Pohoiki Springs是擴展Loihi架構的下一步，它將768塊Loihi神經擬態研究芯片集成在5臺標準服務器大小的機箱中。
1億個神經元，意味著Loihi的神經容量已經增加到一個小型哺乳動物大腦的大小（倉鼠的神經元約為9000萬個），非常的了不起！
在自然界中，即使是一些最小的生物也能解決極為困難的計算問題。例如，儘管很多昆蟲大腦的神經元數目遠低於100萬個，但它們卻能實時視覺跟蹤物體、導航和躲避障礙物。
億級別的神經元，意味著人工智能向支持更大、更復雜的神經擬態工作負載的道路上邁出的重要一步，擁有了處理極度複雜的邏輯運算的能力。
最直觀的表現就是，AI可以處理一些非常難的運算問題，類似於我們大腦平時思考和解決的問題，例如說如何計劃未來的任務和決定，如何計劃肢體活動軌跡等等。
神經擬態系統在硬件層面上覆制了神經元組織、通信和學習方式。Loihi和未來的神經擬態處理器將定義一種新的可編程計算模式，可滿足世界對普及型智能設備日益增長的需求。
例如，未來，搭載有“嗅覺”的神經擬態芯片的機器人在環境監測、危險物質檢測、工廠質量控制方面有極大的潛力；
神經擬態芯片（Loihi）還可應用於機場安檢區域，能夠更高效地識別各種危險物質的氣味，提高安檢效率和安全性。
患有某些疾病會散發出特定的氣味，Pohoiki Springs系統敏感的“嗅覺”可以提前察覺，在醫療診斷上大有可為。
在人腦這個僅佔3%人體質量的器官中，1000億個神經元攜1000萬億個突觸相連接。它運轉計算著世界撲面而來的巨大信息量，而功耗只有20瓦。英特爾神經擬態計算實驗室主任 Mike Davies 介紹稱：“ Pohoiki Springs 將我們的 Loihi 神經擬態研究芯片擴展了 750 倍以上，同時以低於 500 瓦的功率運行。”
當人工智能獲得了更為強大的“感知”世界的能力，那麼在未來，它們像“人類”一樣思考和學習是水到渠成的事情！
備註
英特爾和英特爾標識是英特爾公司在美國和其他國家（地區）的商標。
*文中涉及的其它名稱及品牌屬於各自所有者資產。
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