仿人脑神经芯片

　　过去的几年里，美国IBM公司与康奈尔大学的科学家在努力构造神经形态的计算机结构，即模拟人脑能力制造出的芯片，它既有分析能力，又有人脑般的直觉，这样才能处理大量的数据。如今，这份努力带来了里程碑式的成果，科学家已经生产出一种集成了54亿个晶体管的芯片，包含4000多个神经突触核心。每个突触核心都包含与人脑的生物组成部分相对应的计算结构。核心内存起着与脑神经突触类似的作用，处理器相当于核心的神经细胞（神经元），用接线提供连接，就像大脑轴突的神经纤维一样。这项成果发表在今年8月份的《科学》杂志上。

　　研究者把这种芯片设计成类似一种节能的脉冲神经网络。普通的神经网络每隔一段固定的时间处理一次数据，而脉冲神经网络在电量超过阈值（触发某种行为或者反应产生所需要的最低值）的时候就能被激发，因此更加节能。被激发的部位反过来又会影响其他人工神经元的电荷，这就很像大脑运行时的过程了。新型芯片同时又包含了4096个神经突触核心，可以产生超过100万个可编程的脉冲神经元，以及2.56亿个可配置的突触。 研究者们最终的目标，是制造出一台鞋盒子那么大的神经突触超级计算机，包含100亿个神经元和100万亿个突触，而耗能只有1千瓦。因此，这种模仿人脑的神经结构制成的芯片，不仅功能强劲而且节能，很可能成为下一代超级计算机的基石。

　　为了测试这张芯片的性能，研究人员用它分析了一段视频剪辑，从背景里把行人、骑车的人以及其他物体识别出来。作为对比，研究者用一个同样基于人工神经网络，但使用的是多用途微处理器的模拟器做了同样的实验，发现新的芯片结构消耗的能量只有模拟器的176000分之一，解析每帧画面的速度却快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，每个核心只消耗了原来百分之一的能量。或许某一天我们可以广泛地将它们散布在各处，用来监控森林火灾或者其他自然灾害。

　　研究者期望这种神经突触芯片能成为新一代超级计算机的基本构件。这种计算机模仿人脑结构，使用毫米尺寸的芯片，而且足够节能，可以植入眼镜、腕表，以及其他可穿戴设备中。这类芯片擅长整理感官输入，因此可以成为很好的医疗诊断辅助手段。例如，IBM的研究人员设想可以将数字温度计与一系列认知传感器结合起来，就可以扫描并分析患病儿童口腔中的各种化学信号，由此快速进行诊断。

　　最先应用此类认知技术的，是IBM的超级计算机“沃森”。2011年2月，“沃森”参加了智力节目“危险边缘”，凭借其根据问题搜索知识库、计算置信水平并据此回答问题的能力，打败了两位前冠军。同一年的晚些时候，德克萨斯大学安德森癌症研究中心与凯斯西储大学克利夫兰医学中心的勒纳医学院的研究人员开始用更小、更强有力的沃森超级计算机进行数据分析和医师培训。

　　今年初的《华尔街日报》刊登了一篇文章，列举了IBM将沃森投入真正的数据分析过程中所遇到的几个挑战。虽然研究者们还需要努力应对这些早期的困难，他们还是计划让沃森进入云端服务，这样可以让今后每一台连接网络的设备都变成一台认知计算机。

　　（摘编自2014年9月1日《环球科学》）

　　1.下面关于仿人脑神经芯片功能的表述，不符合原文意思的一项是

　　A．这种芯片集成了54亿个晶体管，包含4000多个神经突触核心，不仅具有很强的分析能力，还具有人脑般的直觉，能够处理大量的数据。

　　B．这种芯片类似一种脉冲神经网络，当电量超过所需的最低值时就能被激发，被激发的部位每隔一段时间又会影响其他人工神经元的电荷。

　　C．这种芯片具有很强的识别能力，它解析一帧画面的速度比多用途微处理器的模拟器快100倍，而消耗的能量只有模拟器的176000分之一。

　　D．这种芯片擅长整理感官输入，可以成为很好的医疗诊断辅助手段，甚至有可能广泛地散布在各处，用来监控森林火灾或者其他自然灾害。

　　2.下列理解和分析，不符合原文意思的一项是

　　A．在计算结构上，仿人脑神经芯片中的每个突触核心都与人脑相对应，例如，核心内存和处理器分别相当于脑神经突触和核心的神经细胞。

　　B．较之普通的神经网络，类似于脉冲神经网络的仿人脑神经芯片更加节能，以它为基本构件的新一代超级计算机，功能强大，耗能却很少。

　　C．下一代超级计算机很可能使用毫米尺寸的仿人脑神经芯片。这种计算机便于携带，可以植入眼镜、腕表以及其他可以穿戴的各种设备中。

　　D．研究人员设想利用仿人脑神经芯片为患病儿童诊断病情，通过某种技术手段扫描并分析患儿口腔中的化学信号，取得了快速诊断的效果。

　　3.根据原文内容，下列理解和分析不正确的一项是

　　A．自2011年以来，美国IBM公司与康奈尔大学的科学家一直在为制造一种模拟人脑能力的芯片不懈地努力，最终取得了里程碑式的成果。

　　B．制造出一台只有鞋盒子般大小、包含100亿个神经元和100万亿个突触的神经突触超级计算机，是仿人脑神经芯片的研究者最终的目标。

　　C．更小、更强有力的沃森超级计算机早已被有关研究人员运用于某些医学工作，这说明IBM的超级计算机“沃森”在使用过程中不断得到改进。

　　D．在将沃森投入真正的数据分析过程中，科学家遇到了诸多挑战，还需努力克服许多早期的困难，但让沃森进入云端服务的决心不会改变。

　　【答案及解析】

　　1. 【答案】B

　　【命题立意】考查理解重要概念、把握事物特征的能力；错误项从杂糅的角度设置，目的在于引导考生区分不同事物的重要特征。

　　【解析】B项张冠李戴，其表述把脉冲神经网络和普通的神经网络杂糅到一起了。“每隔一段固定的时间……”是普通神经网络的功能。脉冲神经网络不受时间限制，在电量超过阈值时即可被激发。参见第2段开头部分。其他三项与原文意思相符。

　　2. 【答案】D

　　【命题立意】考查理解重要语句、语段，筛选信息的能力，主要从事物的“未然”和“已然”两种状态设题，引导考生注意从时态上排除干扰，辨析正误。

　　【解析】D项把“未然”当成了“已然”，即把“设想”的情况表述为一种已经存在的事实。该项后面的“取得了快速诊断的效果”，与前面的“设想”相冲突。见第4段结尾部分。C项是重要的干扰项，容易误选。该项说“……新一代超级计算机，功能强大，耗能却很少”，乍看起来，C项也把“未然”当成了“已然”，因为新一代超级计算机还没有制造出来，“功能强大，耗能却很少”无从谈起。这种看法忽略了一个重要条件，即“新一代超级计算机”，是以“仿人脑神经芯片”为基本构件的，而这种芯片“功能强大，耗能却很少”是已经被证实了的。所以C项表述正确。

　　【答题技巧】解答本题，可用“语病查找法”应对。如果按照常规在原文中找到相关语句或语段进行比对，一时难以作出正确的判断，因为D项的表述与原文很接近，命题者暗中设置了一个小小的“机关”，有一定的迷惑性。运用查找语病的技巧，则事半功倍。“设想”是将来时，而“收得了效果”则是过去时，时态发生冲突，属于“前后矛盾”的语病。据此，可不必再看原文，即可将其判为错项。

　　3.【答案】A

　　【命题立意】考查整体把握文意、概括文段、整合信息的能力。

　　【解析】A 项“自2011年以来”时间有误。科学家早就开始研制模拟人脑能力的芯片了。IBM的超级计算机“沃森”，就是研制的产物，“沃森”在2011年就显示了强大的威力。见倒数第2段开头部分。