第305章 「脉衝」的诞生(1/2)
“神威之心-超导版”的控制中心里,气氛紧张而又充满了期待。
在过去的数周时间里,这台庞大的计算机器几乎將一半的核心算力,都投入到了对那500tb小白鼠神经元原始数据的分析之中。
徐涛、高翔、索菲亚,以及丰院士团队的李哲等人,几乎是全天候地驻扎在这里。他们的目標只有一个:从那片看似混沌的信號海洋中,为神经“噪声”建立一个精確的数学模型。
今天,就是检验他们成果的时刻。
“所有数据分析完毕。”索菲亚的声音在安静的控制中心里响起,她的指尖在键盘上轻快地敲击著,调出最终的分析报告,“高博士的预测是完全正確的。神经元膜电位的自发波动,其功率谱密度,在双对数坐標系下,呈现出非常清晰的线性关係,冪指数α的值,在0.8到1.2之间浮动。”
“此外,我们计算了信號的赫斯特指数(hurst exponent),得到的值大约在0.75左右,显著大於0.5。”高翔在一旁补充道,“这明確地证明了,这个隨机过程具有长程正相关性,也就是我们之前討论的『记忆性』。它不是白噪声。”
这些冰冷的数据和术语,对於在场的生物学家和计算机科学家来说,却像是最动听的音乐。它们无可辩驳地证明了,神经元的“噪声”,並非完全的混沌,而是遵循著一种深刻的、具有分形特徵的数学规律。
“所以,我们的第一步,从『画像』到『模型』,已经完成了。”徐涛的目光扫过在场的每一个人,脸上带著自信的笑容,“我们已经成功地为小白鼠神经元的『噪声』数据,建立了精確的数学模型——一个基於『分数布朗运动』的隨机过程。”
他转向索菲亚:“接下来,就是第二步。把这个『数学幽灵』,真正地注入到我们的人工神经元之中。”
这项工作,由徐涛和索菲亚联手负责。
他们没有选择传统的、静態的深度神经网络(dnn)作为基础,而是选择了一个更接近生物神经元工作方式的模型——脉衝神经网络(snn)。
与传统神经网络传递连续的激活值不同,脉衝神经网络中的神经元,通过发送离散的、时间序列上的“脉衝”来进行信息传递,这与生物神经元的“全或无”放电特性更为相似。
接下来的几天,徐涛和索菲亚几乎是將自己关在了代码的世界里。他们將那个复杂的、基於分数布朗运动的隨机过程模型,进行编码和优化,最终將其作为一个內置的“混沌干扰源”,巧妙地整合进了经典的“leaky integrate-and-fire(lif)”脉衝神经元模型之中。
这个干扰源,就像一个微小的、永不停歇的“背景噪音”產生器,持续地对人工神经元的膜电位进行微扰,模擬真实生物神经元內部和外部的复杂生化环境。
一周后,世界上第一个能够模擬生物神经元“非確定性”响应的简易版模型,在他们的手中诞生了。
徐涛將其命名为——“脉衝神经元-混沌版”(snn-chaos neuron v1.0)。
模型构建完成的当天下午,项目组所有核心成员再次聚集在控制中心,进行第一次正式的功能测试。
“测试目標很简单。”徐涛站在主屏幕前,对眾人说道,“我们要验证,对於完全相同的输入信號,我们的『混沌神经元』,是否能像真实生物神经元一样,產生不同的输出响应。”
他设置了一个简单的测试程序:一个恆定的、强度为10毫安的输入电流,將持续刺激这个单神经元模型100毫秒。这个过程,將重复执行十次。
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“如果它是一个標准的lif神经元,”索菲亚在一旁解释道,“那么我们將会看到十条完全重合的、具有固定频率的输出脉衝序列。”
徐涛深吸一口气,按下了执行按钮。
所有人的目光,都死死地盯住了屏幕。
屏幕上,十次独立的测试结果,以十种不同的顏色,被同时绘製了出来。
结果出现的瞬间,控制中心里响起了一阵压抑不住的惊呼声。
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