仿人腦神經芯片

　　過去的幾年里，美國IBM公司與康奈爾大學的科學家在努力構造神經形態的計算機結構，即模擬人腦能力制造出的芯片，它既有分析能力，又有人腦般的直覺，這樣才能處理大量的數據。如今，這份努力帶來了里程碑式的成果，科學家已經生產出一種集成了54億個晶體管的芯片，包含4000多個神經突觸核心。每個突觸核心都包含與人腦的生物組成部分相對應的計算結構。核心內存起著與腦神經突觸類似的作用，處理器相當于核心的神經細胞（神經元），用接線提供連接，就像大腦軸突的神經纖維一樣。這項成果發表在今年8月份的《科學》雜志上。

　　研究者把這種芯片設計成類似一種節能的脈沖神經網絡。普通的神經網絡每隔一段固定的時間處理一次數據，而脈沖神經網絡在電量超過閾值（觸發某種行為或者反應產生所需要的最低值）的時候就能被激發，因此更加節能。被激發的部位反過來又會影響其他人工神經元的電荷，這就很像大腦運行時的過程了。新型芯片同時又包含了4096個神經突觸核心，可以產生超過100萬個可編程的脈沖神經元，以及2.56億個可配置的突觸。 研究者們最終的目標，是制造出一臺鞋盒子那么大的神經突觸超級計算機，包含100億個神經元和100萬億個突觸，而耗能只有1千瓦。因此，這種模仿人腦的神經結構制成的芯片，不僅功能強勁而且節能，很可能成為下一代超級計算機的基石。

　　為了測試這張芯片的性能，研究人員用它分析了一段視頻剪輯，從背景里把行人、騎車的人以及其他物體識別出來。作為對比，研究者用一個同樣基于人工神經網絡，但使用的是多用途微處理器的模擬器做了同樣的實驗，發現新的芯片結構消耗的能量只有模擬器的176000分之一，解析每幀畫面的速度卻快100倍。跟IBM公司2011年推出的版本相比，新的芯片也有了很大的提高，每個核心只消耗了原來百分之一的能量。或許某一天我們可以廣泛地將它們散布在各處，用來監控森林火災或者其他自然災害。

　　研究者期望這種神經突觸芯片能成為新一代超級計算機的基本構件。這種計算機模仿人腦結構，使用毫米尺寸的芯片，而且足夠節能，可以植入眼鏡、腕表，以及其他可穿戴設備中。這類芯片擅長整理感官輸入，因此可以成為很好的醫療診斷輔助手段。例如，IBM的研究人員設想可以將數字溫度計與一系列認知傳感器結合起來，就可以掃描并分析患病兒童口腔中的各種化學信號，由此快速進行診斷。

　　最先應用此類認知技術的，是IBM的超級計算機“沃森”。2011年2月，“沃森”參加了智力節目“危險邊緣”，憑借其根據問題搜索知識庫、計算置信水平并據此回答問題的能力，打敗了兩位前冠軍。同一年的晚些時候，德克薩斯大學安德森癌癥研究中心與凱斯西儲大學克利夫蘭醫學中心的勒納醫學院的研究人員開始用更小、更強有力的沃森超級計算機進行數據分析和醫師培訓。

　　今年初的《華爾街日報》刊登了一篇文章，列舉了IBM將沃森投入真正的數據分析過程中所遇到的幾個挑戰。雖然研究者們還需要努力應對這些早期的困難，他們還是計劃讓沃森進入云端服務，這樣可以讓今后每一臺連接網絡的設備都變成一臺認知計算機。

　　（摘編自2014年9月1日《環球科學》）

　　1.下面關于仿人腦神經芯片功能的表述，不符合原文意思的一項是

　　A．這種芯片集成了54億個晶體管，包含4000多個神經突觸核心，不僅具有很強的分析能力，還具有人腦般的直覺，能夠處理大量的數據。

　　B．這種芯片類似一種脈沖神經網絡，當電量超過所需的最低值時就能被激發，被激發的部位每隔一段時間又會影響其他人工神經元的電荷。

　　C．這種芯片具有很強的識別能力，它解析一幀畫面的速度比多用途微處理器的模擬器快100倍，而消耗的能量只有模擬器的176000分之一。

　　D．這種芯片擅長整理感官輸入，可以成為很好的醫療診斷輔助手段，甚至有可能廣泛地散布在各處，用來監控森林火災或者其他自然災害。

　　2.下列理解和分析，不符合原文意思的一項是

　　A．在計算結構上，仿人腦神經芯片中的每個突觸核心都與人腦相對應，例如，核心內存和處理器分別相當于腦神經突觸和核心的神經細胞。

　　B．較之普通的神經網絡，類似于脈沖神經網絡的仿人腦神經芯片更加節能，以它為基本構件的新一代超級計算機，功能強大，耗能卻很少。

　　C．下一代超級計算機很可能使用毫米尺寸的仿人腦神經芯片。這種計算機便于攜帶，可以植入眼鏡、腕表以及其他可以穿戴的各種設備中。

　　D．研究人員設想利用仿人腦神經芯片為患病兒童診斷病情，通過某種技術手段掃描并分析患兒口腔中的化學信號，取得了快速診斷的效果。

　　3.根據原文內容，下列理解和分析不正確的一項是

　　A．自2011年以來，美國IBM公司與康奈爾大學的科學家一直在為制造一種模擬人腦能力的芯片不懈地努力，最終取得了里程碑式的成果。

　　B．制造出一臺只有鞋盒子般大小、包含100億個神經元和100萬億個突觸的神經突觸超級計算機，是仿人腦神經芯片的研究者最終的目標。

　　C．更小、更強有力的沃森超級計算機早已被有關研究人員運用于某些醫學工作，這說明IBM的超級計算機“沃森”在使用過程中不斷得到改進。

　　D．在將沃森投入真正的數據分析過程中，科學家遇到了諸多挑戰，還需努力克服許多早期的困難，但讓沃森進入云端服務的決心不會改變。

　　【答案及解析】

　　1. 【答案】B

　　【命題立意】考查理解重要概念、把握事物特征的能力；錯誤項從雜糅的角度設置，目的在于引導考生區分不同事物的重要特征。

　　【解析】B項張冠李戴，其表述把脈沖神經網絡和普通的神經網絡雜糅到一起了。“每隔一段固定的時間……”是普通神經網絡的功能。脈沖神經網絡不受時間限制，在電量超過閾值時即可被激發。參見第2段開頭部分。其他三項與原文意思相符。

　　2. 【答案】D

　　【命題立意】考查理解重要語句、語段，篩選信息的能力，主要從事物的“未然”和“已然”兩種狀態設題，引導考生注意從時態上排除干擾，辨析正誤。

　　【解析】D項把“未然”當成了“已然”，即把“設想”的情況表述為一種已經存在的事實。該項后面的“取得了快速診斷的效果”，與前面的“設想”相沖突。見第4段結尾部分。C項是重要的干擾項，容易誤選。該項說“……新一代超級計算機，功能強大，耗能卻很少”，乍看起來，C項也把“未然”當成了“已然”，因為新一代超級計算機還沒有制造出來，“功能強大，耗能卻很少”無從談起。這種看法忽略了一個重要條件，即“新一代超級計算機”，是以“仿人腦神經芯片”為基本構件的，而這種芯片“功能強大，耗能卻很少”是已經被證實了的。所以C項表述正確。

　　【答題技巧】解答本題，可用“語病查找法”應對。如果按照常規在原文中找到相關語句或語段進行比對，一時難以作出正確的判斷，因為D項的表述與原文很接近，命題者暗中設置了一個小小的“機關”，有一定的迷惑性。運用查找語病的技巧，則事半功倍。“設想”是將來時，而“收得了效果”則是過去時，時態發生沖突，屬于“前后矛盾”的語病。據此，可不必再看原文，即可將其判為錯項。

　　3.【答案】A

　　【命題立意】考查整體把握文意、概括文段、整合信息的能力。

　　【解析】A 項“自2011年以來”時間有誤。科學家早就開始研制模擬人腦能力的芯片了。IBM的超級計算機“沃森”，就是研制的產物，“沃森”在2011年就顯示了強大的威力。見倒數第2段開頭部分。