类脑计算

computing)为类脑计算提供了一种新的思路，核心是使用更接近于生物神经工作机制的脉冲神经元(spiking neuron)模型，并且在计算过程中，信息都采用脉冲编码，其硬件实现的芯片在体系结构上也有别于擅长精确数值计算的CPU/GPU。

类脑计算在最近几年引起关注有多方面的原因。从计算机体系结构的角度，由于传统半导体器件的尺寸逐渐接近其物理极限，摩尔定理难以为继，同时功耗问题也日渐突出，因此，研究人员正寻求新的非传统的计算机体系结构；从智能信息处理的角度，人工智能虽然取得了很大进展，并在许多特定领域得到了广泛应用，但智能程度依然极为有限，与人的智能依然相差甚远，理论与方法上亟待出现新思路与新突破。作为自然界几十亿年进化的产物，人脑具备许多特点，例如，与芯片需要一个全局时钟频率驱动计算不同，大脑以异步的、事件驱动的方式进行工作；传统计算机的冯·诺伊曼体系结构中，内存与计算是显式分离的，而大脑的记忆与计算是紧密融合在一起的。这些都促使我们思考，通过对大脑的结构与工作原理进行模仿，是否有可能创造出更省电、更高效、更智能的计算系统？

在本期专题中，我们邀请了多名国内外的知名专家撰文，介绍类脑计算领域的最新进展，讨论类脑计算面临的机遇和挑战。由于篇幅所限，我们以探讨类脑计算中脉冲神经网络(spiking neural networks)软硬件方面的工作为主。

浙江大学副教授顾宗华等撰写的《神经拟态的类脑计算研究》一文从神经拟态的类脑计算的基本思想、发展历史出发，对脉冲神经元建模、脉冲神经网络的训练方法、代表性类脑计算项目、类脑传感器、脑机融合等进行了分析，并讨论了类脑计算的未来发展态势。

类脑计算最终的表现形式是芯片或计算机。如何在硬件上实现生物神经网络是一个极具挑战性的技术难题。美国匹兹堡大学副教授陈怡然等撰写的《基于新型纳米器件的类脑计算系统》一文以

近年来，类脑计算引起了国内外的广泛关注。在学术界，欧盟2013年初批准的人脑计划，将类脑计算研究推向一个新的高度；在工业界，以IBM为代表的类脑芯片的研制拉开了类脑计算产品化的序幕。我国正在制定的“中国脑计划”中，类脑计算也将是一项重要内容。

类脑计算通常指的是，用软件和硬件去模仿大脑生物神经系统的结构与工作原理来进行计算。更广义地说，部分利用大脑神经的工作原理与机制或受其启发的计算也称为类脑计算。起源于20世纪40年代、兴盛于80年代的人工神经网络(artificial neural networks)是早期的类脑计算，它是用节点的激励函数来模拟神经元、利用节点间的连接权重模拟记忆。但人工神经网络后续重要理论与算法的突破，包括近年来推动人工神经网络复兴的深度学习，主要得益于统计与优化等数学工具而发展起来，学术界认为其与真实的大脑神经系统相距甚远。20世纪80年代提出的神经拟态方法(neuromorphic 特邀编辑：吴朝晖　潘　纲　浙江大学

类脑计算关键词：类脑计算　脉冲神经网络

忆阻器为例，介绍了基于新型纳米器件的类脑计算系统的实现以及挑战，包括神经突触的设计、大规模类脑计算系统的实现，并对类脑计算加速器的途径、设计与协同工作进行了深入分析与讨论。

类脑计算的硬件实现了生物神经系统的结构仿真，但生物神经系统功能的实现则需要相应的神经信息处理算法。四川大学教授唐华锦和新加坡科技研究局资讯通信研究院研究员胡隽联合撰写的《神经拟态认知计算》一文，以学习和记忆为重点介绍了神经拟态的认知算法，包括神经信息编码、突触学习算法、编码和学

吴朝晖

C C F会士、常务理

事、普适计算专委会主任。浙江大学教授。主要研究方向为人工智能、普适计算与嵌入式系统。wzh@

潘　纲

CCF高级会员。浙江大学教授。主要研究方向为普适计算、计算机视觉、智能系统等。gpan@

习集成模型等。

除了神经拟态的类脑计算以外，对传统的非脉冲类脑智能信息处理硬件进行加速也是当前的研究热点。中国科学院计算技术研究所研究员陈云霁课题组撰写的《机器学习加速器》一文介绍了他们最新的研究成果——机器学习加速器PuDianNao 。PuDian-Nao 能够处理多种常见且有代表性的机器学习技术，包括kNN 、

k-Means 、线性回归、支持向量机、深度神经网络、朴素贝叶斯和分

类树算法等。

我们希望能通过本期专题对类脑计算的介绍，吸引更多读

者关注并加入此领域，促进我国类脑计算研究的发展。期待未来5~10年，类脑计算取得更大的突破并得到更广泛的应用。■

日本信息处理学会新任会长访问CCF

2015年9月25日，日本信息处理学会(IPSJ)新任会长、富士通研究所会长富田达夫(Tatsuo TOMITA)一行访问CCF 总部，同行的还有富士通研发中心总经理直井聪和总经理助理孙明珠。CCF 理事长郑纬民、秘书长杜子德、办公室主任朱征瑜代表CCF 会谈。

富田达夫介绍了IPSJ 的发展情况和举办的活动。郑纬民介绍了CCF 的组织架构、学术活动以及对外合作的情况。双方探讨了未来合作的项目，表示将开展更深入的合

作，推动中日两国计算技术发展，为计算领域的专业人士服务。

IPSJ 代表团曾于2015年初访问CCF 并出席颁奖大会，双方进行了友好会谈，之后CCF 秘书长杜子德和常务理事杜小勇于今年3月赴日本访问IPSJ ，出席第77届IPSJ 学术大会并发表演讲，约定时任IPSJ 会长、东京大学教授喜连川優(Masaru KITSUREGAWA)出席CNCC 2015并作特邀报告。2015年4月，双方签署了合作备忘录。

左起孙明珠、直井聪、富田达夫、郑纬民、杜子德、朱征瑜