20、神经形态工程与信息理论的前沿探索

神经形态工程与信息理论的前沿探索

1. 神经形态工程的发展历程

1.1 早期研究与项目

• 20世纪90年代，研究人员在神经形态工程领域开展了诸多工作。Carver Mead的研究团队有一个令人惊叹的项目——硅耳蜗，其频率调谐电路与人类耳朵中的耳蜗相似。同时，其他研究人员致力于硅突触的研究，包括实现突触可塑性的硅机制，以便在硅芯片上实现权重的长期变化。
• 1993年，Christof Koch、Rodney Douglas等人发起了由美国国家科学基金会（NSF）赞助的神经形态工程研讨会。该研讨会每年7月在科罗拉多州的特柳赖德举行，为期三周，吸引了来自不同背景和国家的学生与教师参与。与多数以讨论为主的研讨会不同，这里的学生们会专注于微芯片的研究，并利用它们来构建机器人。

1.2 芯片连接问题与解决方案

在连接视网膜芯片、视觉皮层芯片以及运动输出芯片时，面临着需要大量电线的问题。为解决这一难题，研究人员提出使用脉冲（spikes）的方式，就像大脑通过白质中的长距离轴突进行信息传递一样。利用快速数字逻辑对每根电线进行复用，使许多视网膜细胞能够通过同一根电线与许多皮层细胞进行通信，这种方式被称为“地址事件表示”。

1.3 动态视觉传感器（DVS）的诞生

苏黎世大学神经信息学研究所的Tobias Delbrück是Carver Mead的研究生之一。2008年，他研发出了“动态视觉传感器”（DVS）芯片。传统的数字相机基于帧存储信息，在每帧中会丢失部分信息。而DVS相机以脉冲形式异步发射信号，能够以微秒级的精度跟踪移动物体，具有速度快、效率高的特点，在自动驾驶汽车等众多应用