仿生芯片：突破人工智能的新王者

概述

仿生芯片是一种结合生物学原理和电子学技术的新型芯片，其工作原理和神经元相似，可以用于智能机器人、智能控制等领域。目前，仿生芯片被视为突破人工智能的新王者，吸引了世界上各个领域的专家学者的研究。

历史与发展

20世纪60年代，生物神经学家W.Ross Ashby提出了著名的“构造神经元学说”，即智能机器是可构造的，且它和生物神经系统之间有关连。从此，研究仿生芯片的逐渐兴起。1971年，伊利诺伊大学香槟分校的学者C.K.“乔治”德吕克发明了第一个仿生控制器，开创了仿生芯片的研究。1982年，加州大学伯克利分校的学者林纳克著名的“光子神经元学说”被提出，激起了对仿生芯片研究的新一轮热潮。

随着计算机技术的迅猛发展，仿生芯片的研究也得到了极大的进展。1990年代初期，美国军方开始将仿生芯片用于无人机、射频系统和智能传感器等军事领域。2011年，国际上首例完全由仿生芯片构成的微型机器人被设计完成。2018年，中国科学家在仿生芯片方面取得重大进展，成功设计出一款集备份、自检和自修复于一体的“脑”型芯片。

工作原理

颗粒云内仿生芯片有一副与生物神经元高度类似的器件，称为“人电荷耦合器(Neuromorphic Charged Coupled Device, NCCD)”，其内部构造如下图所示。

人电荷耦合器由四个部分组成：输入部分、突触权值器、电荷传输网络、输出部分。其中，输入部分接受外界环境的刺激信号，将信号转化为神经元能够处理的电学信号。突触权值器负责加权处理信号，把信号引出到电荷传输网络中。在电荷传输网络中，神经元之间可以相互连接形成各种复杂的神经回路。最后，输出部分将电荷传输网络中的信号转换为机械信号或控制信号输出。

与传统电路不同，人电荷耦合器中的神经元之间不以电压或电流为媒介传递信号，而是以电荷的形式传递信息，从而模拟了生物神经元的低速、高鲁棒性等特性。同时，源自于生物神经元的线性度和非线性度特性，让仿生芯片能够自然地模拟人类的神经元行为，具有很大的潜力和应用前景。

应用前景

目前，仿生芯片已经成为了热门研究方向之一，涉及到军事、工业、医疗等诸多领域。

在工业领域，仿生芯片被广泛应用于智能控制，并拥有广阔的发展前景。例如，多家汽车制造商正在开发仿生芯片技术来实现下一代高效的自动驾驶汽车。

在医疗领域，仿生芯片也有着广泛的应用前景。一些公司正在研发仿生芯片用于心脏疾病等疾病的治疗。

在军事领域，仿生芯片作为一种新型的智能芯片技术，在军事系统、智能传感器等领域有着广泛的应用。美国、英国、以色列等国家的军方已经积极投资仿生芯片技术的研发和应用，在新型武器、军事电子等领域取得了显著的成果。

结语

总的来说，仿生芯片作为一种结合了生物学和电子学的新型芯片技术，开创了一种全新的智能处理方法，为人工智能的发展带来了新的思路和方向。虽然还有很多技术难题需要解决，但随着技术的进一步发展，仿生芯片必将成为未来科技的领军之一。