如何让计算机芯片拥有敏锐的嗅觉

2020-03-17来源: EEWORLD关键字:神经拟态  Intel

《自然-机器智能》杂志报道了英特尔与美国康奈尔大学的科学家共同构建数学算法的研究成果。在研究人员的指导下,Loihi迅速掌握了10种不同气味的神经表征。


image.png

英特尔研究院科学家Nabil Imam在位于美国加州圣克拉拉的神经拟态计算实验室中,手持一块Loihi神经拟态测试芯片。他和美国康奈尔大学的一个研究小组正在计算机芯片上构建数学算法,用于模拟人们闻到某种气味时大脑神经网络的反应。(图片来源:Walden Kirsch/英特尔公司)


英特尔研究院神经拟态计算小组高级研究科学家Nabil Imam与美国康奈尔大学的嗅觉神经生理学家展开合作。拥有神经拟态计算博士学位的Imam解释说:“康奈尔大学的研究人员负责研究动物的生物嗅觉系统,并测量动物闻到气味时的脑电波活动。我们根据这些电路图与电脉冲,导出了一套算法并将其配置在神经拟态芯片上,尤其是在我们的Loihi测试芯片上。”Loihi是英特尔的神经拟态计算芯片,可将在生物大脑中发现的计算原理应用于计算机架构之中。

 

首先,我们是如何识别气味的:如果你拿起一个葡萄柚闻一闻,水果分子就会刺激鼻腔内的嗅觉细胞。鼻腔内的细胞会立即向你的大脑嗅觉系统发送信号,一组相互连接的神经元中的电脉冲就会在这个嗅觉系统中产生嗅觉。无论闻到的是葡萄柚、玫瑰还是有害气体,你大脑中的神经元网络都会产生该物体特有的感觉。同样,你的视觉和听觉、回忆、情绪和决策都有各自的神经网络,它们都以特定的方式进行计算。

 

Loihi学习检测复杂混合物的不同气味:Imam和他的团队采用了一个由72个化学传感器活动组成的数据集,可对一个风洞实验中循环的10种气体物质(气味)作出反应。传感器对各种气味的反应被传送至Loihi,由其芯片电路对嗅觉背后的大脑电路进行模拟。Loihi芯片迅速掌握了10种气味各自的神经表征,其中包括丙酮、氨和甲烷,即使有强烈的环境干扰也能识别出这些气味。虽然你家中的烟雾和一氧化碳探测器能使用传感器来探测气味,但它们无法对各种气味进行区分;虽然它们一旦探测到空气中的有害分子时会发出警报,却无法对其进行智能分类。

 

未来的应用:Imam表示,化学传感领域多年来一直在寻找智能的、可靠的和快速响应的化学传感处理系统,或者称之为“电子鼻系统”。他看到了搭载神经拟态芯片的机器人在环境监测、危险物质检测以及在工厂质量控制方面的应用潜力。此外,该系统还可应用于医疗诊断,因为患有某些疾病会散发出特定的气味。另一个例子是,搭载神经拟态芯片的机器人可应用于机场安检区域,能够更高效地识别危险物质。

 

在未来加入更多感官:Imam表示,“我的下一步计划,是将这种方法推广到更广泛的应用领域,包括从感官场景分析(理解你观察到的各种物体之间的关系),到规划和决策等抽象问题。理解大脑的神经网络如何解决这些复杂的计算问题,将为设计高效、强大的机器智能提供重要启示。”

 

亟待克服的挑战:Imam表示,嗅觉领域存在着一些挑战。当你走进一家杂货店时,可能会闻到草莓的气味,但其气味可能类似于蓝莓或香蕉的气味,它们会在大脑中引发非常相似的神经活动模式。有时候,人类甚至很难分辨出究竟是一种水果气味还是多种香味的混合。当系统闻到来自意大利的草莓和来自加利福尼亚的草莓时可能会出错,这两种草莓可能有不同的香味,但需要归为一类。Imam表示:“这些是目前我们在研究嗅觉信号识别时面临的挑战,我们期待在未来几年内解决这些问题,这样的产品才能解决现实世界的问题,而不仅仅是解决在实验室演示的实验性问题。”在Imam看来,自己从事的工作是“发生在神经科学与人工智能技术交叉领域的当代研究典范”。


有“嗅觉”的电脑:英特尔神经拟态芯片能嗅出危险化学品气味


英特尔研究院与美国康奈尔大学的研究人员在《自然-机器智能》(Nature Machine Intelligence)杂志上联合发表的一篇论文,展示了英特尔神经拟态研究芯片Loihi在存在明显噪声和遮盖的情况下学习和识别危险化学品的能力。Loihi仅需单一样本便可学会识别每一种气味,且不会破坏它对先前所学气味的记忆。与传统的最先进方法相比,Loihi展现出了极其出色的识别准确率。传统方法中包括一种深度学习解决方案,但要达到与Loihi相同的分类准确率,该解决方案学习每类气味需要3,000倍以上的训练样本。

 

英特尔神经拟态计算实验室高级研究科学家Nabil Imam表示:“我们正在Loihi上开发神经算法,来模拟人类嗅到气味时的大脑运行机制。这项工作堪称神经科学与人工智能技术交叉领域的当代研究典范,并且证实Loihi有望提供重要的感知能力并使之惠及各行各业。”

                                              image.png

这张特写照片展示了英特尔神经拟态研究芯片Loihi。英特尔最新的神经拟态系统——Pohoiki Beach,将由64块Loihi芯片组成。Pohoiki Beach已于2019年7月推出。(资料来源: Tim Herman/英特尔公司)

 

研究内容:英特尔和美国康奈尔大学的研究人员采用了一套源自大脑嗅觉回路结构和动力学的神经算法,对英特尔Loihi神经拟态芯片进行训练,使其能够学习和识别10种危险化学品的气味。为此,研究团队采用了一个由72个化学传感器活动组成的数据集以便对这些气味作出反应,并在Loihi芯片上配置了生物嗅觉的电路图。这款芯片迅速掌握了每种气味的神经表征,即便在明显掩蔽情况下也能识别出每种气味,这充分证明了未来神经科学与人工智能交叉研究的广阔前景。


关键字:神经拟态  Intel 编辑:muyan 引用地址:http://news.nvwayi.com/qrs/ic491930.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:全新Ryzen 9 4000处理器:游戏性能的“代言人”
下一篇:Qorvo凭借RF FUSION™ 5G芯片第二次获得GTI大奖

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

英特尔嗅到了神经拟态“芯”机遇
翻译自——nextplatform  英特尔最新的神经形态系统——Pohoiki Springs,该系统于2020年3月发布,它集成了768个Loihi神经形态研究芯片,其底盘大小相当于5台标准服务器。据悉,英特尔发布的这一款面向神经拟态计算的实验研究系统,是一种可模拟人脑工作方式的先进方法,仅用极少能量就能更快完成计算。 神经形态计算要成为系统的一部分还有很长的路要走。尽管一些用例显示了显著的前景,但将问题映射到架构仍然是一个不小的挑战。此外,像量子计算一样,大多主要的芯片和系统厂商都对探索技术可能性深感兴趣,英特尔也不例外。 由于可以用神经形态芯片解决的问题范围仍然有限,英特尔将重点放在
发表于 2020-03-26
英特尔嗅到了神经拟态“芯”机遇
1亿神经元离人脑更近一步,英特尔发布神经拟态系统
3月19日,英特尔宣布将推出名为“Pohoiki Springs”的最新神经拟态计算系统,计算能力相当于1亿个神经元,能够模拟人脑,消耗更少的能量执行更快的计算。数据中心机架式系统Pohoiki Springs(资料来源: Tim Herman/英特尔公司)Pohoiki Springs是一个数据中心机架式系统,是英特尔迄今为止开发的最大规模的神经拟态计算系统。它将768块Loihi神经拟态研究芯片集成在5台标准服务器大小的机箱中。人类大脑由860亿个神经元组成,昆虫大脑的神经元数量则在几十万的量级,Pohoiki Springs的神经元数量远超昆虫大脑水平,离人类大脑的距离又迈进了一步。据悉,英特尔神经拟态计算实验室主任迈克
发表于 2020-03-20
英特尔将神经拟态研究系统扩展至1亿个神经元
英特尔宣布其最强大的最新神经拟态研究系统Pohoiki Springs已准备就绪,将提供1亿个神经元的计算能力。英特尔将向英特尔神经拟态研究社区(INRC)的成员提供这一基于云的系统,以扩展其神经拟态工作来解决更大规模且更复杂的问题。 英特尔神经拟态计算实验室主任Mike Davies介绍称:“Pohoiki Springs将我们的Loihi神经拟态研究芯片扩展了750倍以上,同时以低于500瓦的功率运行。当前,一些工作负载在传统架构(包括高性能计算[HPC]系统)上运行缓慢。而Pohoiki Springs系统则让我们的研究合作伙伴能够探索加速处理这些工作负载的方法。” Pohoiki Springs是一个
发表于 2020-03-19
英特尔将神经拟态研究系统扩展至1亿个神经元
英特尔神经拟态研究社区迎来企业成员
英特尔宣布包括埃森哲、空中客车、通用电气、日立在内的首批企业成员加入快速发展的英特尔神经拟态研究社区 (Intel Neuromorphic Research Community,本文简称INRC)。在过去一年里,INRC的规模扩大了两倍,现有超过75 家组织,包括全球领先的大学、政府实验室、神经拟态类初创公司,如今又迎来了数家《财富》世界 500 强企业。 英特尔神经拟态计算实验室总监Mike Davies表示:“我们分布在世界各地的合作方已经在开拓使用基本工具、算法和方法层面取得了卓越进展,来推进英特尔神经拟态技术的应用。我们非常欢迎商业导向的团队加入社区,并且现在很高兴迎来了首批大型企业成员一起推动这项技术的
发表于 2019-11-19
“模拟大脑”再迈进一大步:英特尔神经拟态系统问世
正在底特律举办的美国国防部高级研究计划局(DARPA)电子复兴峰会上,英特尔公司展示了其最新的可模拟800多万个神经元的Pohoiki Beach芯片系统。该神经拟态系统的问世,预示着人类向“模拟大脑”这一目标迈出了一大步。 该全新神经拟态系统包含多达64颗Loihi芯片,集成了1320亿个晶体管,总面积3840平方毫米,拥有800多万个“神经元”(相当于某些小型啮齿动物的大脑)和80亿个“突触”。英特尔介绍说,该芯片系统在人工智能任务中的执行速度要比传统CPU快一千倍,能效可提高一万倍。新形态芯片可在图像识别、自动驾驶和自动化机器人等方面带来巨大技术提升。 与人脑中的神经元类似,Loihi拥有数字“轴突”用于
发表于 2019-07-19
Intel 5核心第二款型号i5-L15G7现身
在努力推进新工艺、新架构的同时,Intel这几年对新的封装技术也格外用心,这是也是在工艺、架构提升越来越难的情况下,另辟蹊径拔高性能、能效的新尝试。 2019年初,Intel就宣布了全新的3D Foveros立体封装,首款产品代号Lakefield,整合22nm工艺的基底层和10nm的计算层,包括一个高性能的Sunny Cove、四个低功耗的Tremont共五个CPU核心,微软Surface Duo双屏本、三星Galaxy Book S笔记本都会用它。 异常小巧的Lakefield Lakefield主板也非常迷你 之前我们曾经见过Lakefield家族中的一款酷睿i5
发表于 2020-03-23
Intel 5核心第二款型号i5-L15G7现身
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2020 nvwayi.com, Inc. All rights reserved
无需充值送彩金的彩票平台 专属链接送彩金 彩票大赢家 哪些娱乐网站送彩金 可以免费送彩金的网站 申请送彩金的网站 彩票大赢家 绑定手机送彩金的网站 澳客彩票 澳客彩票代理