腦科學(xué)與類腦研究十四五規(guī)劃 腦科學(xué)與類腦研究市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告

• 2021年11月26日 GuoMeng來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 876 54
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作為交叉學(xué)科又有著廣闊的應(yīng)用前景，腦科學(xué)與類腦研究已然成為國(guó)際重要前沿科學(xué)領(lǐng)域。腦科學(xué)研究是21世紀(jì)科學(xué)研究的前沿高地之一。當(dāng)前，包括美國(guó)、歐盟在內(nèi)的世界先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)都在積極出臺(tái)腦科學(xué)計(jì)劃。十四五規(guī)劃明確指出，要瞄準(zhǔn)腦科學(xué)、人工智能等前沿領(lǐng)域，實(shí)施一

腦科學(xué)與類腦研究十四五規(guī)劃 腦科學(xué)與類腦研究市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告

作為交叉學(xué)科又有著廣闊的應(yīng)用前景，腦科學(xué)與類腦研究已然成為國(guó)際重要前沿科學(xué)領(lǐng)域。腦科學(xué)研究是21世紀(jì)科學(xué)研究的前沿高地之一。當(dāng)前，包括美國(guó)、歐盟在內(nèi)的世界先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)都在積極出臺(tái)腦科學(xué)計(jì)劃。十四五規(guī)劃明確指出，要瞄準(zhǔn)腦科學(xué)、人工智能等前沿領(lǐng)域，實(shí)施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國(guó)家重大科技項(xiàng)目。

“腦科學(xué)與類腦科學(xué)研究”(Brain Science and Brain-Like Intelligence Technology)簡(jiǎn)稱為“中國(guó)腦計(jì)劃”，主要有兩個(gè)研究方向：以探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導(dǎo)向的腦科學(xué)研究以及以建立和發(fā)展人工智能技術(shù)為導(dǎo)向的類腦研究。

大腦是如何工作的

“中國(guó)腦計(jì)劃”主要解決大腦三個(gè)層面的認(rèn)知問題：1)大腦對(duì)外界環(huán)境的感官認(rèn)知，即探究人類對(duì)外界環(huán)境的感知，如人的注意力、學(xué)習(xí)、記憶以及決策制定等;2)對(duì)人類以及非人靈長(zhǎng)類自我意識(shí)的認(rèn)知，通過(guò)動(dòng)物模型研究人類以及非人靈長(zhǎng)類的自我意識(shí)、同情心以及意識(shí)的形成;3)對(duì)語(yǔ)言的認(rèn)知，探究語(yǔ)法以及廣泛的句式結(jié)構(gòu)，用以研究人工智能技術(shù)。

人類大腦大約有1000億個(gè)神經(jīng)元，它們?nèi)绾芜B接以及連接錯(cuò)誤導(dǎo)致精神錯(cuò)亂或是出現(xiàn)嚴(yán)重的神經(jīng)性疾病，當(dāng)前人類并沒有弄清楚其中的奧秘。緊接著，全球人口老齡化時(shí)代的到來(lái)，阿爾茨海默綜合癥、帕金森綜合癥以及亨廷頓綜合癥等神經(jīng)衰退性疾病日益成為人類的健康負(fù)擔(dān)，人類迫切地希望知道：大腦是如何工作的。

據(jù)中研普華研究報(bào)告《2021-2025年國(guó)內(nèi)外類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究及趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》分析

大腦是人類最重要的器官，理解大腦的結(jié)構(gòu)與功能是21世紀(jì)最具挑戰(zhàn)性的前沿科學(xué)問題。近年來(lái)，美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家(地區(qū))紛紛宣布啟動(dòng)腦科學(xué)研究，即“腦計(jì)劃”;腦科學(xué)研究既對(duì)有效診斷和治療腦疾病有重要的臨床意義，還可推動(dòng)新一代人工智能技術(shù)和新型信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。類腦計(jì)算是指利用數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐坊蛐缕骷?lái)仿真生物神經(jīng)元以及神經(jīng)元間的突觸連接，進(jìn)而利用超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integrated，VLSI)系統(tǒng)來(lái)模仿神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)生物學(xué)結(jié)構(gòu)。和現(xiàn)有馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算與存儲(chǔ)分離的特點(diǎn)相對(duì)，類腦計(jì)算中的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)既有計(jì)算能力，也有存儲(chǔ)能力。類腦計(jì)算的這種特點(diǎn)從根本上消除了馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu)的“存儲(chǔ)墻”問題。通過(guò)對(duì)類腦計(jì)算進(jìn)行研究，能夠更好地理解腦計(jì)算模型，為實(shí)現(xiàn)類腦智能提供路徑。

SNN也被稱為第三代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是人工智能領(lǐng)域機(jī)器學(xué)習(xí)算法的一種，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與生物神經(jīng)科學(xué)交叉而成的新興學(xué)科。相比于傳統(tǒng)的ANN，如各種深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，SNN實(shí)現(xiàn)了更高級(jí)的生物神經(jīng)元模擬水平，更容易模擬人腦低功耗高性能的處理方式，是信息技術(shù)向智能化發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。與ANN相比，SNN有諸多優(yōu)良特性，在實(shí)現(xiàn)低功耗、高性能的智能系統(tǒng)上潛力巨大。類腦計(jì)算研究涉及的領(lǐng)域范圍廣泛，包括材料科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、電氣工程、計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。材料科學(xué)家研究、制造和表征可用于類腦器件的新材料，重點(diǎn)是展示與生物神經(jīng)系統(tǒng)相似特性的材料。神經(jīng)科學(xué)家提供可能在類腦計(jì)算意義上有用的新知識(shí)，并利用類腦計(jì)算系統(tǒng)來(lái)模擬和研究生物神經(jīng)系統(tǒng)。電子和計(jì)算機(jī)工程師利用模擬電路、數(shù)字電路、數(shù)?；旌想娐泛推骷?lái)構(gòu)造系統(tǒng)，模擬神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程，開發(fā)由生物啟發(fā)的類腦計(jì)算系統(tǒng)。類腦計(jì)算系統(tǒng)的研究涉及到類腦處理器微體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、類腦處理器配套的軟件工具鏈和基于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法等研究領(lǐng)域。

國(guó)內(nèi)外類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究

在現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展過(guò)程中計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在社會(huì)中的應(yīng)用具有極大的社會(huì)現(xiàn)實(shí)含義，不僅其在加速社會(huì)經(jīng)濟(jì)的道路上起到了積極的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)在發(fā)展的同時(shí)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步。由于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)沒有相關(guān)的技術(shù)信息支撐，當(dāng)代的發(fā)展方向是積極向前的、相互融合的。不過(guò)由于當(dāng)代社會(huì)信息的共享性還有待于提高到新的階段，-些方面的信息受到一定的局限和壟斷性。伴隨著越來(lái)越普遍的計(jì)算機(jī)科學(xué)在全世界范圍內(nèi)的迅猛發(fā)展，信息將可以被方便快捷的進(jìn)行傳播，有理由相信計(jì)算機(jī)技術(shù)將會(huì)帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)更好發(fā)展，其對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將起到積極有效的作用。

許多新興的類腦芯片在SNN計(jì)算中顯示出巨大的潛力。 例如浙江大學(xué)的達(dá)爾文芯片，其目標(biāo)是嵌入式低功耗應(yīng)用。蘇黎世大學(xué)研究人員開發(fā)的DYNAP-SEL結(jié)合了異步數(shù)字邏輯和模擬電路，以實(shí)現(xiàn)模擬SNN實(shí)現(xiàn)。 清華大學(xué)的研究人員成功設(shè)計(jì)了混合型天機(jī)芯片 ，該混合型既可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)又可以實(shí)現(xiàn)SNN。

未來(lái)類腦計(jì)算技術(shù)行業(yè)投資機(jī)會(huì)在哪?如需了解更多市場(chǎng)具體詳情可以點(diǎn)擊查看中研普華研究報(bào)告《2021-2025年國(guó)內(nèi)外類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究及趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》。

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  2021-2025年國(guó)內(nèi)外類腦計(jì)算技術(shù)發(fā)展研究及趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告

  類腦計(jì)算是指利用數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐坊蛐缕骷?lái)仿真生物神經(jīng)元以及神經(jīng)元間的突觸連接，進(jìn)而利用超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integrated，VLSI）系統(tǒng)來(lái)模仿神經(jīng)系統(tǒng)中...

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