為了衡量這一龐大的芯片的性能，IBM發明了一種新的度量標準——每秒突觸運算(synaptic operations per second；SOPS)，以取代每秒浮點運算(FLOPS)性能。

     “該芯片可提供每瓦460億的SOPS，這款相當于一張郵票大小的超級計算機重量卻輕如羽毛，所需的電源也僅約一款助聽器的用量，”Modha說，“它可作為監控傳感器、移動設備、執行云端服務以及超級運算的理想應用。”

       該架構每平方公分消耗20mW功耗，比當今微處理器所需的功率更低5,000倍以上。該芯片架構基于先前在每個neurosynaptic核心中內含256 個神經元的上一代芯片。而在這款第二代芯片中，IBM不僅為其縮減了15倍的芯片面積、功耗降低100倍，同時還為每個芯片增加至4096個核心。

      該核心由芯片上網狀網絡以及相鄰芯片間直接鏈接的方式進行連結。各芯片之間無縫地彼此連接，以期形成未來neurosynaptic超級計算機的基礎。此外， 為了證明其可擴展性，IBM并展示了一款16芯片的系統，可將芯片架構擴展至1,600萬個可編程的神經元以及40億個可編程的突觸，其終極目標在于達到 人腦神經系統所需的100兆或更多個突觸。

      被譽為“計算機之父”的數學家馮·諾伊曼（von Neumann）于1946年提出計算機構想。之后的計算機都采取根據事先存儲的程序，逐步執行命令的模式。這種計算機被稱為“諾伊曼型”。從設想提出直到如今，所有的計算機都采用了諾伊曼型。不過，對半導體進行微細加工，以提升計算機處理速度這一傳統方式在加工技術方面正在趨近極限。

      IBM 表示，經由整合處理、儲存與通訊，目前已能消除令人生畏的“馮·諾伊曼”瓶頸––迫使傳統微處理器求助于多層次功耗快取。而且，由于所有的核心以平行方式執行，不必再以GHz級的功耗作業。事實上，1kHz芯片 頻率可用于離散神經元動態。而藉由在整個芯片上平均分散核心，使該架構具備容錯能力；任何核心錯誤都不至于影響運算結果。

      IBM為了突破極限，除了模擬大腦之外，還應用了量子力學的原理，一直在致力于研究被稱為“非諾伊曼型”的新一代半導體。IBM認為這次的成果是對約10年研究的重大總結，認為將來有望開發出以扭扣電池驅動的郵票大小的超級計算機。

      該芯片采用三星(Samsung)的28nm制程制造，以實現高密度的芯片內存與低泄漏晶體管性能。Modha表示該芯片第一次上電就能完美的運作。

       Modha 的公司目前正忙于開發一款新的仿真器、新的編程語言、新的編程環境、新的工具庫、新的算法以及新的教學課程，旨在創造一個全球化的應用生態系統。透過將操作數件移動至更接近傳感器以及整合不同類型的傳感器，研究人員們希望能夠打造出具有更佳配備的neurosynaptic計算機，以便有效處理實時數據串流的多種意義。

     “我們開始與大學以及業界合作伙伴共同討論各種相關應用，例如在相機上內部對象辨識功能，或利用多傳感器融合來實現聽覺處理，”Modha說，”而在汽車和醫療設備中，可以采用收集的方式來處理數據，或者是能完全意識環境變化的智能手機等應用。”

芯片的低功耗與感測處理性能使其相當適于醫療、機器人、感測以及個人導航等多元化的應用。

       IBM并致力于研究芯片可適應現實世界變化的學習能力。該公司計劃利用在內存密度方面的CMOS進展、3D整合以及新的傳感器技術，以實現更低功耗、更緊密的封裝以及更快的速度。

       這項研究計劃經費約5,300萬美元，分為四個階段進行，并由DARPA提供贊助。該計劃還將探索可在未來五年內實現商用化的可能性。(來源：科學）