三星电子和哈佛大学联合研究，目标可在神经形态芯片上“复制和粘贴”大脑

三星电子与哈佛研究人员一同在 Nature Electronics 发表的 Perspective 论文中引入了一种新方法来对存储芯片上的大脑进行逆向工程。

9月26日，先进半导体技术的全球领导者三星电子分享了一个新的进展，让世界更接近于实现能够更好地模仿大脑的神经形态芯片。

在三星和哈佛大学的领先工程师和学者的设想下，这一见解被 Nature Electronics 发表为题为“基于复制和粘贴大脑的神经形态电子学”的 Perspective 论文。三星高等技术学院（SAIT）研究员、哈佛大学教授Donhee Ham，哈佛大学教授朴洪坤，三星SDS总裁兼首席执行官兼前SAIT负责人Sungwoo Hwang，以及三星高级技术学院（SAIT）副董事长兼首席执行官Kinam Kim三星电子为共同通讯作者。

CNEA 上的大鼠神经元图像（CMOS 纳米电极阵列）。

作者提出的愿景的本质最好用“复制”和“粘贴”两个词来概括。该论文提出了一种使用 Ham 博士和 Park 博士开发的突破性纳米电极阵列复制大脑神经元连接图的方法，并将该图粘贴到固态存储器的高密度三维网络上，该技术用于三星一直处于世界领先地位。

通过这种复制和粘贴方法，作者设想创建一种接近大脑独特计算特征的存储芯片——低功耗、轻松学习、适应环境，甚至自主性和认知能力——这些都是当前技术无法实现的.

大脑由大量神经元组成，它们的布线图负责大脑的功能。因此，地图的知识是逆向工程大脑的关键。

虽然 1980 年代推出的神经形态工程的最初目标是在硅芯片上模拟神经元网络的这种结构和功能，但事实证明这很困难，因为直到现在，人们对大量神经元的连接方式知之甚少共同创造大脑的高级功能。因此，神经形态工程的目标已经简化为设计一个受大脑“启发”的芯片，而不是严格模仿它。

这篇论文提出了一种回归大脑逆向工程最初的神经形态目标的方法。纳米电极阵列可以有效地进入大量神经元，因此可以高灵敏度地记录它们的电信号。这些大量平行的细胞内记录为神经元布线图提供信息，表明神经元相互连接的位置以及这些连接的强度。因此，从这些信号记录中，可以提取或“复制”神经元布线图。

然后可以将复制的神经元图“粘贴”到非易失性存储器网络——例如我们日常生活中使用的固态驱动器 (SSD) 中的商业闪存，或“新”存储器，例如电阻随机存取记忆（RRAM）——通过对每个记忆进行编程，使其电导代表复制图中每个神经元连接的强度。

（左起）三星高等技术学院（SAIT）院士兼哈佛大学教授Donhee Ham、哈佛大学教授朴洪坤、三星SDS总裁兼首席执行官Sungwoo Hwang（前SAIT负责人）和Kinam Kim ，三星电子副董事长兼CEO，共同通讯作者。

这篇论文更进一步，提出了一种将神经元布线图快速粘贴到记忆网络上的策略。当由细胞内记录的信号直接驱动时，专门设计的非易失性存储器网络可以学习和表达神经元连接图。这是一种将大脑的神经元连接图直接下载到存储芯片上的方案。

由于人脑估计有 1000 亿左右的神经元，以及一千倍左右的突触连接，最终的神经形态芯片将需要 100 万亿左右的记忆。内存的 3D 集成将使在单个芯片上集成如此大量的内存成为可能，三星领导的这项技术为内存行业开辟了一个新时代。

凭借其在芯片制造方面的领先经验，三星计划继续在神经形态工程方面进行研究，以扩大三星在下一代人工智能半导体领域的领先地位。

“我们提出的愿景非常雄心勃勃，”哈姆博士说。 “但是朝着这样一个英雄目标而努力将推动机器智能、神经科学和半导体技术的界限。”

消息来源：https://news.samsung.com/global/samsung-electronics-puts-forward-a-vision-to-copy-and-paste-the-brain-on-neuromorphic-chips