编辑：张倩、蛋酱
三星 & 哈佛：我们有一个大胆的想法……
人的大脑有很多令人惊叹的优点，比如功耗低（相称于一个 20 瓦的灯泡）、学习快（人类幼崽看几张图就可以学会一个观点）、环境适应能力强，还具有自主和感知能力。如何把这些能力迁移到人工的智能设备上是一个终极难题。
（图片来自网络侵删）为了寻衅这一难题，三星联合哈佛大学提出了这么一个大胆的想法：把人脑构造「复制 - 粘贴」到芯片上。干系研究登上了最近的「自然 · 电子学」杂志。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41928-021-00646-1
左起：三星高等技能研究院（SAIT）院士、哈佛大学教授 Donhee Ham，哈佛大学教授 Hongkun Park，三星 SDS 总裁兼首席实行官 Sungwoo Hwang（前 SAIT 卖力人），三星电子副董事长兼 CEO Kinam Kim ，四位为共同通讯作者。
如论文标题所示，这项研究的精髓可以用两个词来概括：复制和粘贴。复制指的是利用 Ham 博士和 Park 博士（均为论文作者）开拓的打破性纳米电极阵列来复制大脑的神经连接图。粘贴则是指将复制的连接图粘贴到一个固态存储器的高密度三维网络上。
三星表示：「大脑是由大量神经元组成的，它们的线路图卖力大脑的功能。因此，对线路图的理解是对大脑进行逆向工程的关键。」
与该技能干系的是一个名叫神经形态工程学（Neuromorphic engineering）的研究领域。神经形态（neuromorphic）这一不雅观点是在 20 世纪 80 年代，由加州理工学院的卡弗 · 米德（Carver Mead）提出的。神经形态工程学便是希望采取仿照、数字或模 / 数稠浊的超大规模集成电路及其干系软件来模拟生物神经元、神经回路以至更大规模的神经组织架构，制造一个仿真人脑芯片或电路，用以布局低能耗、更靠近于生物学真实性，实现神经组织相应功能的新器件。
但这是一个很难实现的设想，由于纵然到现在，人类依然对大脑构造知之甚少：那么多神经元到底如何连接在一起才能创造出大脑的高等功能？
受限于此，神经形态工程学的目标已经被简化为设计一个「受大脑启示」的芯片，而不是严格地模拟它。
但三星和哈佛的这项研究又将目标拉回了原点：他们便是要实现大脑的逆向工程。
Ham 博士和 Park 博士开拓的纳米电极阵列能有效地进入大量神经元，从而以很高的灵敏度记录神经元电旗子暗记。大量平行的细胞内记录供应了有关神经元线路图的信息，表明神经元相互连接的位置，以及连接强度。因此，研究者可以从这些记录中提取或「复制」神经元线路图。
接下来，研究者可以把复制的神经元线路图「粘贴」到非易失落性存储网络中，比如我们日常生活中利用的固态硬盘（SSD）中的商业闪存或可变电阻式内存（RRAM）等。我们可以对每种存储进行编程，利用其电导率表示神经元连接的强度。
这项研究进一步提出了一种将神经元线路快速粘贴到存储网络上的策略。当直接管细胞内记录的旗子暗记驱动时，经由专门设计的非易失落性存储器网络可以学习并表达神经元连接图。这是一种将大脑的神经元连接图直接下载到存储芯片上的方案。
研究者利用了最新的神经科学工具，一种名为 CMOS 纳米电极阵列（CNEA）的硅神经电子接口，能够「复制」哺乳动物神经元网络的功能性突触连接图，然后把这个图「粘贴」到高密度的 3D 固态存储网络中。最新的 CNEA 将 4096 个电子通道集成在一个有 4096 个垂直纳米电极的 CMOS 芯片中 (图 a) ，将细胞内并行记录连接起来，从而可以映射 NNN 的功能性突触连接 (图 b)。在体外培养的大鼠皮层神经元网络的 19 分钟记录中，拥有 4096 个通道的 CNEA 丈量了 1728 个电极的细胞内旗子暗记，可以说比较 10 个旁边的片段记录实现了重大飞跃。这个数字还可以很随意马虎地进一步增加，由于可扩展性——制造更大、更密集的 CNEA ——是 CMOS 技能的实质。
但是，这里有一个很大的问题，正如三星所提到的，「人脑估量有 1000 亿旁边的神经元，突触连接的数量还要更多（是前者的上千倍），终极的神经形态芯片将须要 100 万亿旁边的存储空间。」
这是一篇前瞻性论文（perspective paper），因此文中的很多想法还勾留在设想阶段。三星没有透露他们须要多永劫光才能打造出这样一个打算巨兽，或者它有多大，只是说，「三星电子主导的『3D 集成（3D integration）』技能首创了存储家当的新时期，因此，在一个芯片上集成如此多的存储将成为可能。」
随着电子技能的发展，打算问题或许很快就可以战胜，但这一研究还有一个难题：Ham 博士和 Park 博士的纳米电极阵列真的可以胜任「复制」的任务吗？或许这才是这项研究的关键所在。
参考链接：
https://www.theregister.com/2021/09/27/samsung_planning_a_silicon_brain/
https://news.samsung.com/global/samsung-electronics-puts-forward-a-vision-to-copy-and-paste-the-brain-on-neuromorphic-chips
