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丰色发自凹非寺
量子位报道 | 公众号 QbitAI 【网络|类脑芯片怎么搞（三星&哈佛（直接复制粘贴神经元 | Nature子刊））】类脑芯片，到底该怎么做？
最近，三星联合哈佛大学就提出了一种“简单粗暴”的方法：

复制粘贴。

而且据介绍，这项研究是当前的技术无法企及的，因此最近还登上了Nature子刊。

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具体而言，就是通过将大脑神经元连接图，“复制粘贴”到固态存储器的高密度3D存储网络上。
如此以来，就有望实现低功耗、易学习、适应环境，甚至是具备自主性和认知能力等特性的芯片。
那么他们为什么要做这样一个研究？
三星表示，虽早就在上世纪80年代，神经拟态电子学就被提出，但由于模仿人脑实在是太难了。
所以一直以来，大家做的都简化成了受大脑“启发”的技术，而非严格模仿。
现在，他们回到了最初的愿景，即在硅集成电路上真正地模仿人脑神经元网络的结构和功能。
如何“复制粘贴”？为了实现这个目标，研究人员通过使用纳米电极阵列和存储芯片对神经元连接进行“复制、粘贴”。
此处的纳米电极阵列采用的是此前该团队在哈佛大学的研究成果：CMOS纳米电极阵列（CMOS nanoelectrode array，CNEA）。

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CMOS纳米电极阵列将4096个电子通道集成在带有4096个垂直纳米电极的CMOS芯片中，以此连接细胞内的并行记录（Parallelization of intracellular recording，神经科学的一个重要研究方向），可以映射神经元的功能性突触连接。
下图左为电镜下CMOS纳米电极阵列模仿的大鼠神经元；
右为通过计算机辅助分析程序从该CNEA上提取出的突触连接图。

“复制”或者说提取出来了神经元连接图，接下来就是“粘贴”到存储网络中。
可以通过对每个记忆进行编程合成记忆网络，使存储器能通过电导（conductance）反应每个神经元连接的强度来实现。
或者也可以采用直接下载连接图到存储芯片上的方案：
用记录的信号直接驱动一个N×N的存储器交叉杆阵列，进行突触连接图的物理压印（physical imprinting）。

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“粘贴”这一步可搭载的存储网络包括闪存、磁性随机存取存储器（MRAM）、相变随机存取存储器（PRAM）和电阻式随机存取存储器（RRAM）。
以上就是该团队“复制粘贴”方法的简单介绍，感兴趣的可以进一步查看论文。
为神经元连接研究提供了一种新的可能和方向尽管这个方法还只是个理论，真正实现起来还有很多挑战。
但这项研究是一项开创性的努力，为神经元连接研究提供了一种新的可能和方向，有着巨大的应用前景。
三星表示他们也在利用其在芯片制造方面的经验，希望通过对神经拟态工程的研究，推动机器智能、神经科学和半导体技术的发展。
同时也毫不避讳地表示正在“野心勃勃”地争取他们在下一代人工智能半导体领域的领先地位。
哦对了，回到这项研究本身，由于人类大脑中大约有1000亿个神经元，以及大约一千倍的突触连接，最终这样的神经形态芯片将需要100万亿左右的内存。
不过通过存储器的3D集成，在单个芯片上集成如此大规模的存储器将成为可能。
而这个为存储器行业开辟了一个新纪元的3D集成技术，也是由三星牵头研发。
论文地址：
https://www.nature.com/articles/s41928-021-00646-1
参考链接：
https://news.samsung.com/global/samsung-electronics-puts-forward-a-vision-to-copy-and-paste-the-brain-on-neuromorphic-chips?utm_source=rss&utm_medium=direct