人腦是一臺性能強大的超級計算機，但功耗很低。此外，憑藉連接至記憶區的數十億個神經元，人腦也能有效地處理信息，這使我們能獲得數據，從而做出判斷、理解含義，以及維持日常活動。
這樣的基本結構使人腦與機器有着本質的差異。因此，我們可以在不到一秒的時間裏思考、感覺，並處理海量的信息，而大腦也不會因此而爆炸。
計算機的工作方式與此不同。過去幾十年中，計算機的設計理念是以串行的步驟去進行計算，並在存儲器和處理器之間來回傳輸數據。這意味着功耗的上升，而儘管計算機能夠處理大量信息，但無法很好地進行實時模式識別。
在美國國防部高級研究計劃局（DARPA）的資助，以及美國多家國家實驗室的合作下，IBM的工程師去年開發了一款芯片，模擬了人腦的結構，希望大幅提高計算效率。
IBM表示，這一研究成果有可能改變未來計算機的設計方式，而這種計算機的功耗僅與助聽器相仿。
IBM大腦計算首席科學家達蒙德拉·莫達（Dharmendra Modha）表示，該公司的長期目標是開發“盒子中的大腦”。這樣的產品功耗不到1千瓦，能在大量的數據集中進行模式識別。而這一技術的應用包括國家安全和災難響應等。
上週，IBM的團隊，以及勞倫斯-利物莫國家實驗室和橡樹嶺國家實驗室等機構的科學家前往華盛頓國會山，向美國國會的議員們展示了這一技術。
基於這一芯片的設備可以用於進行生物安全檢查，從提取的樣品中確定是否存在有害物質。此外，其他此類設備可以用於自動駕駛的太空飛船，以及監控計算機網絡的異常行爲等。
莫達表示，IBM的旗艦級超級計算機“沃森”基於當前的計算架構，需要消耗大量能源。這證明了當前線性計算存在的侷限。作爲對比，新的芯片可以實時識別或“感知”周圍環境，實現類似人眼和人耳的功能。例如，這款芯片可以被用於乒乓球遊戲。芯片能“看到”乒乓球，並使用拍子去接球。
儘管IBM指出，這一技術未來可以被用於許多產品，例如針對視力障礙人士的眼鏡，但要實現這樣的應用還有很遠的距離。
與此同時，2013年的《美國超級計算領先法案》近期也在美國衆議院進行審批。這一法案要求美國能源部開發低功耗的超級計算機。2014年，這一法案獲得了衆議院的批准，但未獲參議院的通過。
去年，IBM贏得了美國能源部的3.25億美元合同，在2017年之前開發兩臺先進的超級計算機，即Summit和Sierra。這兩臺超級計算機可能會採用新的架構。
莫達表示，目前工程師面臨的問題之一在於如何擴大規模，或者說如何複製體積不同的大腦，並編寫軟件調用這些大腦的資源。
IBM從蠕蟲尺寸的大腦開始起步，使用了256個處理器來模擬神經元。隨後，IBM開發出了可模擬100萬個神經元的芯片，這已經相當於蜜蜂大腦的水平。而到明年底，該團隊希望開發出包含2.56億個處理器神經元、類似小鼠的大腦。
不過，即使能實現1000億個神經元，這樣的技術距離人腦仍有很大的差距。（原文爲《華盛頓郵報》）