神經形態運算

神經形態運算是一種製造電腦晶片的思路，它模仿大腦自身的工作方式，而不是普通電腦的運行方式。普通電腦把記憶體和運算部件分別放在不同的地方，按照固定的時鐘節拍，讓數字在兩者之間來回搬運。神經形態晶片更像一片神經組織：裡面密密麻麻地佈滿了微小的人工神經元，以及它們之間的連接，也就是突觸，而資訊的儲存和運算就發生在同一個位置上。最關鍵的是，這些人工神經元並不會不停地做運算；它們平時安靜地待著，只有在有資訊要傳遞時才發出一個短促的電脈衝，也就是一次「放電」，就像真實的神經元會發放動作電位——神經細胞用來傳遞訊號的那種短暫電壓尖峰。

這種類腦設計之所以重要，主要在於效率。在活體大腦裡，任意時刻絕大多數神經元都是沉默的，所以在真正需要傳遞訊號之前，幾乎不消耗能量。神經形態硬體借用了這個竅門：由於每個人工神經元只在放電的那一瞬間才耗電，而且資料不必往遙遠的記憶體來回奔波，這些晶片在執行某些類腦任務時——辨識一段聲音、追蹤運動、對感測器作出反應——所需的電力只是傳統處理器的極小一部分。這讓它們非常適合長時間待機的裝置，以及任何對電池續航和散熱都很嚴苛的場合。

神經形態運算處在神經科學與工程學的交匯點上，而且是雙向受益的。工程師利用神經科學家關於神經元、突觸和放電時序的發現，來打造更精簡的機器；神經科學家則把這些晶片當作快速的物理模型，用來檢驗關於真實大腦可能如何運算的想法。這仍是一個年輕的領域：如今的神經形態系統只能完成生物大腦所做之事的極小一部分，因此最好把它們看作受大腦啟發的產物，而不是大腦的複製品。