神经网络计算机与纳电子学

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，　、　ｔ　０　韩　

神经网络计算机与纳电子学　＼『　

许其贞　

［提要］本文是作者为生物医学工程硕士研究生而写的一篇科学报告纲要。讨论人脑的若　

干问题，提出一系列个人的见解，介绍神经网络计算机及其支持的技术基础，纳电子学与　

是子芯片的发展与展望．　

一

、弓ｌ　论　

许多年前，人｛ｒ】就因微计算机具有较强的智能特点，给微墅计算机冠以美好的命名，　

移：专　微电脑　，时至今日，所谓　徽电脑　与入脑的差异仍然如此之大，以致于许多有识　

之七。不再采用徽电脑来命名微型计算机，即使当前的第五代计算机和日本已经宣布开始　

研突的第六代计算机也只是简称为。人工智能计算机　而已．　

人脑的奥秘，实际上至今远未能揭开．　

二、人脑与电脑　

科学家认为当代神经科学，如同二十世纪初期的物理学和二十世纪五十年代的分子　

生物学那么重要，预言它对人类社会的影响将更为深远．就美国来说，美国国会甚至宣称　

。九十年代是脑的十年　．　

就人脑的构成和功能而论，将入脑理解成为一台高级的数字式计算机，应诙是没有问　

题的．医学界的研究表明，大脑约有１０００亿个神经元（前八年的估计仅１４０亿），这些神经　

元在其形态，生存和生理方面各不相同，但是状态却都只有两种，显然类似于致字计算机　

的二进锕基本单元，而在脑内还有多达几千亿的胶质细胞，形成了极其复杂的神经网络。　

显然这些神经元包插锗存信息．加工信息。并且做出必要的反应，因而入脑类似予一台尚　

未能揭开奥秘的极其高级的计算机．不仅如此，医学界早已判明，即使形态非常接近的左　

右的两半球人脑；其功铑也不糨同，左半球具有逻辑思考能力，可进行数值运算，而右半球　

具有直觉，识别、学习和推理等功能．但是多年以来，人们虽试图寻找入脑的控铝中心，即　

寻找人体智能的控制中心，都相继以失败而告终．非常明显，当代电脑的基本模式，邸冯・　

诺依曼计算机的投式。并非人脑的模式。　

实际上人们。　ｌ寸人脑的认识。远远没龅解开．例如入脑有如此之多的神经元。是通过什　

么方式进行渣锭　茁行信息的存储和处理，也就是通过什么方式对高达１０００亿的神经元　

进行。寻址　鲍。迄今毋　是个解不开的谜　

又虹人驹｛｝｛｛　记　然只有两种状态，它所能够接受和进行处理的信息．当然只是数字　

信号，而　 ’　：八毹总认为人体感自所感受的信号是模拟信号。例如感到声和光均ｊ誉　

：　么　系统又是熙一部舒解决将感受的模拟信号转换为数字信号的，两，＾－嘀将　

÷　三　．　一，　，？　轰　一毒　份将戥宰信　转换为校撼　专号去控　人体的肢体的动佟夏应　

铡觅　采　谶　挣惩），买　上八体菜些感官的信号　锻可能就是数字信号，例如　孰　：　体　

莱・・　位　：　００石姒　廷受娴的　碗部份，而不是只能判定为自受刺部位至菜一一＿砷经中　

７３　

节　０：　 ‘　．之　０　讨：　，　：！　喀　ｒ　ｊ　ｊ奠楚以萝一娃Ｌ　耗　 ’　，’　患，・　 ‘　

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．　研述　八　・：　辱凌实甄．　奴　与搜被裴ｌ密镪　攥－吱　客一特舞赖．　：　有待　

仑詹逐渐被人钔所确　

避一　：捣乐　越｝ｊ　燕秘，是　镌　），　砖＾　鳓匿多ｌ螅从　拟其曲能进行探　

ｊ曩。　

电　计算枧问　子ｉ　．÷６　，至如　近五　年，先后经　毫平螬　、彘津蟹、　成电路和　

足规模靠成电路四代，当令，　们瑾．在大力研究第五代电子计算机翮镣　｝弋　算机，这就是　

链入｛ｆ】命名为神经网络计算机的人工智能ｔｔ算机．　

兰、人工智镶计算机　

人工智能计算机的主娶特点，是模仿入瞌的基本处理方式　

一直列第四代计算机为止，入｛『】一直采用冯・诺依曼计苒机的基本结构方式，这种型　

武是把要处理的数据、文字、图象、声音等等，都全部变威规定的任务．由规定好的程序，即　

计算机软件的规定来执行。　

人工智髓计算机已经抛弃冯・诺依曼计算机校式，它是由数据而不是由指令来疆动　

程序的执行，它是靠运算器的操作致，全部到达为标志，来驱动操作执行的机嚣，因此当多　

个撮作致同时描述一事件时，它就可以弗行运转，丽不受程序的限舒，这种方式把甘算机　

的处理逮事，至少比冯・诺依曼计算祝提高两个致量缎，　

人工智能计算机采用并行结构，改交了传统计算机的基本程序。传统的方式是从中央　

存储器中取出数据，对它进行运算、然后再迭回中央存诸器．这样同一类事件的一系到运　

算，只能一个个地顺序进行，面并行处理方式，就可以在同一时间内，取出一系列数据　对　

它同时进行运算处理，然后送到分布式的存储嚣之中，这样就大大地提高计算机的效率，　

人工智能计算机的语育也已经问世，这种称为ＰＲＯＬＯ０的机器语育，是一种逻辑｛｝　

算语言，它比传统的计算机语言更容易为程序员所掌握，它使程序员能够用逻辑来规定　

算机的任务．丽不是徽传统计算机那样．用程序设计来规范计算机在什么时候，应该傲什　

么　ｉ＝．＝仵　

鉴于八工智能计算机的基本工作模式，类似于神经网络，因此人们只称之为神经网络　

计算．而其简化的型式。往往称之为神经元计算机．　

四、神经网络计算的发展　

择玺网络计算机的发展是十分迅速的．迄今为止。无论在大脑左半球型式和大脑在半　

球型式的神经网络计算机，都有缀大的发展．其中最为困难的是模仿人体大肪右半球具有　

辛习，推理型式的计算机　

１９９０年日本Ｆ］立公司推出通用型神经元计苒机，它宣称装有当时世界上学习速度盈　

快内学习电路，每秒可以进行２３亿次的学习动作。该计算机系统由带学习电路的１１５２个　

・７４・　

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