《仿人腦神經(jīng)芯片》閱讀原文及答案
仿人腦神經(jīng)芯片
過(guò)去的幾年里，美國(guó)IBM公司與康奈爾大學(xué)的科學(xué)家在努力構(gòu)造神經(jīng)形態(tài)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，即模擬人腦能力制造出的芯片，它既有分析能力，又有人腦般的直覺(jué)，這樣才能處理大量的數(shù)據(jù)。如今，這份努力帶來(lái)了里程碑式的成果，科學(xué)家已經(jīng)生產(chǎn)出一種集成了54億個(gè)晶體管的芯片，包含4000多個(gè)神經(jīng)突觸核心。每個(gè)突觸核心都包含與人腦的生物組成部分相對(duì)應(yīng)的計(jì)算結(jié)構(gòu)。核心內(nèi)存起著與腦神經(jīng)突觸類似的作用，處理器相當(dāng)于核心的神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元），用接線提供連接，就像大腦軸突的神經(jīng)纖維一樣。這項(xiàng)成果發(fā)表在今年8月份的《科學(xué)》雜志上。
研究者把這種芯片設(shè)計(jì)成類似一種節(jié)能的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每隔一段固定的時(shí)間處理一次數(shù)據(jù)，而脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電量超過(guò)閾值（觸發(fā)某種行為或者反應(yīng)產(chǎn)生所需要的最低值）的時(shí)候就能被激發(fā)，因此更加節(jié)能。被激發(fā)的部位反過(guò)來(lái)又會(huì)影響其他人工神經(jīng)元的電荷，這就很像大腦運(yùn)行時(shí)的過(guò)程了。新型芯片同時(shí)又包含了4096個(gè)神經(jīng)突觸核心，可以產(chǎn)生超過(guò)100萬(wàn)個(gè)可編程的脈沖神經(jīng)元，以及2.56億個(gè)可配置的突觸。 研究者們最終的目標(biāo)，是制造出一臺(tái)鞋盒子那么大的神經(jīng)突觸超級(jí)計(jì)算機(jī)，包含100億個(gè)神經(jīng)元和100萬(wàn)億個(gè)突觸，而耗能只有1千瓦。因此，這種模仿人腦的神經(jīng)結(jié)構(gòu)制成的芯片，不僅功能強(qiáng)勁而且節(jié)能，很可能成為下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)的基石。
為了測(cè)試這張芯片的性能，研究人員用它分析了一段視頻剪輯，從背景里把行人、騎車的人以及其他物體識(shí)別出來(lái)。作為對(duì)比，研究者用一個(gè)同樣基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但使用的是多用途微處理器的模擬器做了同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)新的芯片結(jié)構(gòu)消耗的能量只有模擬器的176000分之一，解析每幀畫面的速度卻快100倍。跟IBM公司2011年推出的版本相比，新的芯片也有了很大的提高，每個(gè)核心只消耗了原來(lái)百分之一的能量。或許某一天我們可以廣泛地將它們散布在各處，用來(lái)監(jiān)控森林火災(zāi)或者其他自然災(zāi)害。
研究者期望這種神經(jīng)突觸芯片能成為新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)件。這種計(jì)算機(jī)模仿人腦結(jié)構(gòu)，使用毫米尺寸的芯片，而且足夠節(jié)能，可以植入眼鏡、腕表，以及其他可穿戴設(shè)備中。這類芯片擅長(zhǎng)整理感官輸入，因此可以成為很好的醫(yī)療診斷輔助手段。例如，IBM的研究人員設(shè)想可以將數(shù)字溫度計(jì)與一系列認(rèn)知傳感器結(jié)合起來(lái)，就可以掃描并分析患病兒童口腔中的各種化學(xué)信號(hào)，由此快速進(jìn)行診斷。
最先應(yīng)用此類認(rèn)知技術(shù)的，是IBM的超級(jí)計(jì)算機(jī)“沃森”。2011年2月，“沃森”參加了智力節(jié)目“危險(xiǎn)邊緣”，憑借其根據(jù)問(wèn)題搜索知識(shí)庫(kù)、計(jì)算置信水平并據(jù)此回答問(wèn)題的能力，打敗了兩位前冠軍。同一年的晚些時(shí)候，德克薩斯大學(xué)安德森癌癥研究中心與凱斯西儲(chǔ)大學(xué)克利夫蘭醫(yī)學(xué)中心的勒納醫(yī)學(xué)院的研究人員開(kāi)始用更小、更強(qiáng)有力的沃森超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和醫(yī)師培訓(xùn)。
今年初的《華爾街日?qǐng)?bào)》刊登了一篇文章，列舉了IBM將沃森投入真正的數(shù)據(jù)分析過(guò)程中所遇到的幾個(gè)挑戰(zhàn)。雖然研究者們還需要努力應(yīng)對(duì)這些早期的困難，他們還是計(jì)劃讓沃森進(jìn)入云端服務(wù)，這樣可以讓今后每一臺(tái)連接網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都變成一臺(tái)認(rèn)知計(jì)算機(jī)。
�。ㄕ幾�2014年9月1日《環(huán)球科學(xué)》）
1.下面關(guān)于仿人腦神經(jīng)芯片功能的表述，不符合原文意思的一項(xiàng)是
A．這種芯片集成了54億個(gè)晶體管，包含4000多個(gè)神經(jīng)突觸核心，不僅具有很強(qiáng)的分析能力，還具有人腦般的直覺(jué)，能夠處理大量的數(shù)據(jù)。
B．這種芯片類似一種脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)電量超過(guò)所需的最低值時(shí)就能被激發(fā)，被激發(fā)的部位每隔一段時(shí)間又會(huì)影響其他人工神經(jīng)元的電荷。
C．這種芯片具有很強(qiáng)的識(shí)別能力，它解析一幀畫面的速度比多用途微處理器的模擬器快100倍，而消耗的能量只有模擬器的176000分之一。
D．這種芯片擅長(zhǎng)整理感官輸入，可以成為很好的醫(yī)療診斷輔助手段，甚至有可能廣泛地散布在各處，用來(lái)監(jiān)控森林火災(zāi)或者其他自然災(zāi)害。
2.下列理解和分析，不符合原文意思的一項(xiàng)是
A．在計(jì)算結(jié)構(gòu)上，仿人腦神經(jīng)芯片中的每個(gè)突觸核心都與人腦相對(duì)應(yīng)，例如，核心內(nèi)存和處理器分別相當(dāng)于腦神經(jīng)突觸和核心的神經(jīng)細(xì)胞。
B．較之普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，類似于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿人腦神經(jīng)芯片更加節(jié)能，以它為基本構(gòu)件的新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)，功能強(qiáng)大，耗能卻很少。
C．下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)很可能使用毫米尺寸的仿人腦神經(jīng)芯片。這種計(jì)算機(jī)便于攜帶，可以植入眼鏡、腕表以及其他可以穿戴的各種設(shè)備中。
D．研究人員設(shè)想利用仿人腦神經(jīng)芯片為患病兒童診斷病情，通過(guò)某種技術(shù)手段掃描并分析患兒口腔中的化學(xué)信號(hào)，取得了快速診斷的效果。
3.根據(jù)原文內(nèi)容，下列理解和分析不正確的一項(xiàng)是
A．自2011年以來(lái)，美國(guó)IBM公司與康奈爾大學(xué)的科學(xué)家一直在為制造一種模擬人腦能力的芯片不懈地努力，最終取得了里程碑式的成果。
B．制造出一臺(tái)只有鞋盒子般大小、包含100億個(gè)神經(jīng)元和100萬(wàn)億個(gè)突觸的神經(jīng)突觸超級(jí)計(jì)算機(jī)，是仿人腦神經(jīng)芯片的研究者最終的目標(biāo)。
C．更小、更強(qiáng)有力的沃森超級(jí)計(jì)算機(jī)早已被有關(guān)研究人員運(yùn)用于某些醫(yī)學(xué)工作，這說(shuō)明IBM的超級(jí)計(jì)算機(jī)“沃森”在使用過(guò)程中不斷得到改進(jìn)。
D．在將沃森投入真正的數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，科學(xué)家遇到了諸多挑戰(zhàn)，還需努力克服許多早期的困難，但讓沃森進(jìn)入云端服務(wù)的決心不會(huì)改變。
【答案及解析】
1. 【答案】B
【命題立意】考查理解重要概念、把握事物特征的能力；錯(cuò)誤項(xiàng)從雜糅的角度設(shè)置，目的`在于引導(dǎo)考生區(qū)分不同事物的重要特征。
【解析】B項(xiàng)張冠李戴，其表述把脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雜糅到一起了�！懊扛粢欢喂潭ǖ臅r(shí)間……”是普通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能。脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不受時(shí)間限制，在電量超過(guò)閾值時(shí)即可被激發(fā)。參見(jiàn)第2段開(kāi)頭部分。其他三項(xiàng)與原文意思相符。
2. 【答案】D
【命題立意】考查理解重要語(yǔ)句、語(yǔ)段，篩選信息的能力，主要從事物的“未然”和“已然”兩種狀態(tài)設(shè)題，引導(dǎo)考生注意從時(shí)態(tài)上排除干擾，辨析正誤。
【解析】D項(xiàng)把“未然”當(dāng)成了“已然”，即把“設(shè)想”的情況表述為一種已經(jīng)存在的事實(shí)。該項(xiàng)后面的“取得了快速診斷的效果”，與前面的“設(shè)想”相沖突。見(jiàn)第4段結(jié)尾部分。C項(xiàng)是重要的干擾項(xiàng)，容易誤選。該項(xiàng)說(shuō)“……新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)，功能強(qiáng)大，耗能卻很少”，乍看起來(lái)，C項(xiàng)也把“未然”當(dāng)成了“已然”，因?yàn)樾乱淮?jí)計(jì)算機(jī)還沒(méi)有制造出來(lái)，“功能強(qiáng)大，耗能卻很少”無(wú)從談起。這種看法忽略了一個(gè)重要條件，即“新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)”，是以“仿人腦神經(jīng)芯片”為基本構(gòu)件的，而這種芯片“功能強(qiáng)大，耗能卻很少”是已經(jīng)被證實(shí)了的。所以C項(xiàng)表述正確。
【答題技巧】解答本題，可用“語(yǔ)病查找法”應(yīng)對(duì)。如果按照常規(guī)在原文中找到相關(guān)語(yǔ)句或語(yǔ)段進(jìn)行比對(duì)，一時(shí)難以作出正確的判斷，因?yàn)镈項(xiàng)的表述與原文很接近，命題者暗中設(shè)置了一個(gè)小小的“機(jī)關(guān)”，有一定的迷惑性。運(yùn)用查找語(yǔ)病的技巧，則事半功倍。“設(shè)想”是將來(lái)時(shí)，而“收得了效果”則是過(guò)去時(shí)，時(shí)態(tài)發(fā)生沖突，屬于“前后矛盾”的語(yǔ)病。據(jù)此，可不必再看原文，即可將其判為錯(cuò)項(xiàng)。
3.【答案】A
【命題立意】考查整體把握文意、概括文段、整合信息的能力。
【解析】A 項(xiàng)“自2011年以來(lái)”時(shí)間有誤�？茖W(xué)家早就開(kāi)始研制模擬人腦能力的芯片了。IBM的超級(jí)計(jì)算機(jī)“沃森”，就是研制的產(chǎn)物，“沃森”在2011年就顯示了強(qiáng)大的威力。見(jiàn)倒數(shù)第2段開(kāi)頭部分。
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