「開源類腦芯片」二代發布！支持反向傳播突觸學習規則和并行神經元計算

原標題：「開源類腦芯片」二代發布！支持反向傳播突觸學習規則和并行神經元計算
文章來源：新智元
內容字數：3217字

開源類腦芯片Polaris 23：性能顯著提升的脈沖神經網絡處理器

本文總結了中科院計算所趙地研究團隊開源的第二代類腦芯片Polaris 23的主要特點和性能突破。該芯片基于RISC-V架構，支持脈沖神經網絡（SNN）和反向傳播STDP，并于2025年1月在《Journal of Supercomputing》上公開其完整源代碼。

1. Polaris 23 的核心架構與技術優勢

Polaris 23 旨在解決傳統計算架構在處理海量數據時的效率和功耗問題。它由神經形態處理單元和神經形態指令處理器兩部分組成。神經形態處理單元包含RV-SNN 2.0指令集擴展，并由SNN發射單元、LIF神經元更新單元和突觸計算單元構成。神經形態指令處理器則采用多發射架構（例如雙發射模式，可同時執行兩條指令）和并行執行架構，包含發射單元（ISU）、執行單元（EXU）和寫回單元（WBU），以顯著提升神經元和突觸的處理能力和帶寬。其中，ISU采用圓形隊列架構，EXU支持并行執行，WBU設計了多提交端口。

2. 性能測試與對比

為了驗證Polaris 23 的性能，研究團隊將其與比利時魯汶大學的ODIN脈沖神經網絡處理器在FPGA（AMD ALVEO U250卡）上進行比較。結果顯示，Polaris 23 的神經元帶寬提升了約300倍，并在能效（資源帶寬比、功耗帶寬比）方面也取得了顯著進步。此外，在Kintex-7 XC7K70T FPGA開發板上進行的MNIST數據集分類測試中，Polaris 23 達到了91%的準確率。

3. 開源與團隊介紹

Polaris 23 的源代碼已在GitHub和Gitee平臺上開源。該項目由一支年輕而富有創造力的團隊完成，團隊成員來自中科院計算所、德國慕尼黑工業大學、深圳大學和荷蘭代爾夫特理工大學等高校。指導教師趙地副研究員榮獲2023年度“中國科學院大學優秀本科生指導教師”獎。

4. 未來發展

Polaris 23 目前正在進行后端設計與流片，其前身“文曲星”系列已獲得國家自然科學基金資助。趙地團隊正在積極研發Polaris 3，該芯片將集成全新的類腦學習算法和更強大的多核神經元及突觸處理能力，有望在神經形態計算領域取得進一步突破。

總之，Polaris 23 的開源及其顯著的性能提升，為神經形態計算領域的研究和發展提供了寶貴的資源和有力支持，推動了類腦芯片技術的進步。

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作者簡介：智能+中國主平臺，致力于推動中國從互聯網+邁向智能+新紀元。重點關注人工智能、機器人等前沿領域發展，關注人機融合、人工智能和機器人對人類社會與文明進化的影響，領航中國新智能時代。