22、神经计算与神经系统

神经计算与神经系统

在探索将生物学概念引入计算硬件，还是将计算概念应用于生物“湿件”时，最终选择了生物“湿件”方向。不过，先了解一下超大规模集成电路（VLSI）“神经”网络是很有启发性的。

1. VLSI“神经”网络

已经有利用VLSI硬件构建的大规模联想记忆系统。最初成功构建了一个22神经元电路，后来贝尔实验室制造出了有3000个连接的54神经元电路，还有一个拥有256000个交叉点的512神经元电路也已制造出来，但尚未能正常工作。从这些芯片可以发现，尽管联想记忆的概念很简单，但芯片上很大一部分器件和面积所执行的功能，对芯片的整体功能至关重要，却似乎与联想记忆的核心概念关联不大。

2. 嗅觉系统与视觉系统的比较

以嗅觉为例，很多人可能会疑惑为什么选择研究嗅觉，毕竟它似乎是一种较难研究的感官。但从生物学问题来看，大多数感官系统的目的是了解和识别外部物体。视觉和嗅觉在这一生物学功能上有重要差异。
- 视觉系统 ：当看一个特定的人时，视网膜上有50个细胞会比其他细胞更活跃。但如果光照稍有变化、高光点移动或人移动，这些最活跃的视网膜细胞会完全改变，这50个最活跃的细胞实际上并不能提供关于外部物体本质的有用信息。
- 嗅觉系统 ：当闻到特定气味时，鼻子的感觉上皮中有50个细胞会比其他细胞更活跃。嗅觉中的感觉细胞具有一定的化学选择性，这50个最兴奋的细胞能明确描述外部世界。有来自外部的分子到达感觉上皮，并被化学感受器结合，通过化学结合和“匹配”来测量远端感觉对象分子的结构。所以在嗅觉处理的早期阶段，神经系统就能获取特定物体的细节。而视觉神经系统则需要大量预处理，才能从原始