现代计算机的终极形态

贡献者:properties 类别:简体中文 时间:2017-01-19 17:14:28 收藏数:14 评分:0
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我们回顾一下现代电脑以及程序的一些问题:
数学家冯·诺依曼于1946年提出了计算机的基本程序原理。
70年来,所有的电脑都以这个形式运行。他把程序本身当作数据的运算方式来对待,
程序和该程序要处理的数据用同样的方式储存。
程序们以二进制形式存取数据,而且程序是按照顺序一条一条的执行的。
在计算过程中,指令和数据在同一个存储器中(这个存储器通常就是我们的RAM,也就是内存)被存储起来。
计算机执行程序时,运算器,也就是CPU就会按顺序从主存储器中取出指令一条一条地进行演算,
这样就执行了程序。
在整个过程中的核心问题就在于,CPU要按照顺序执行指令,
所以必须反复的和主存储器之间交换信息。
而总线的速度不能无限制的提高,
而且无论如何这都需要时间,
所以这就是拖慢系统速度和产生能量消耗的核心问题。
这个流程就是这样:
提取数据(读取RAM)—解析—执行—返回结果(写入RAM)。
尽管现在有了更先进的多核心处理器和高速缓存,
但这只能增加同一时间可以处理的任务数量(也就是在同一时间里多做几个上面那种循环),
并不能从本质上解决哪些问题,也不能降低多少能耗。
TrueNorth的目标就是打破这个体系。它模仿了人脑的结构,彻底改变了旧有架构。
那么人们都说人脑的力量是无穷的,那么人脑强在哪里呢?
人类大脑由无穷尽的神经网络构成。神经网络连接了众多神经元,
在这张网络上电信号负责传导信息,而神经元则靠成千上万个突触来链接到整个神经网络。
在这个拥有着数千亿个神经元的网络中,
信息会以交叉并行的方式进行处理,这样就弥补了电信号在神经上传导缓慢的问题。
在不需要处理信息的时候,大部分神经元都可以处于休息状态,因此人脑消耗的化学能很少。
具体点说,人脑的信息处理过程包括接受输入,处理,输出这样的三个阶段。
对应到一个单独的神经元上的功能执行单元话就分别是树突,胞体和轴突。
它们的复杂的生物膜结构带来了信息的存储与转换功能。
在人脑中,信息的处理仍然是二进制的,神经细胞间的信号电流导致的不同电位差就代表了0和1。
成千上万的树突接受了其他神经元传来的信号,一同进行计算,然后将结果返回到更多的神经元。
在整个过程中,信息的处理和传递都是乱序的,并不会按照顺序进行执行,
同时由于每个神经元本身就可以存储信息,因此更不需要与“记忆体”交换数据。
因此,整个大脑的运算是高效且高速的。
以上省略1000字……
目前来看,使用传统的技术,比如高性能计算卡,
或者图形卡来进行人工智能计算的效率要更高。
因此将IBM的TrueNorth芯片称为是计算机史上最伟大的发明之一还为时尚早。
不过可以预见的是,它在未来一定会掀起一场技术革命,颠覆整个信息世界。
到那时,说不定我们每个人都会成为高级人工智能的受益者。
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