第305章 “脉冲”的诞生

作品:谁家读博士在地下室啊?|作者:白杨沟的段逸朝|分类:都市|更新:2025-11-09 03:16:35|字数:5618字

“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将一半的核心算力,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。他们的目标只有一个:从那片看似混沌的信号海洋中,为神经“噪声”建立一个精确的数学模型。

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着,调出最终的分析报告,“高博士的预测是完全正确的。神经元膜电位的自发波动,其功率谱密度,在双对数坐标系下,呈现出非常清晰的线性关系,幂指数α的值,在0.8到1.2之间浮动。”

“此外,我们计算了信号的赫斯特指数(Hurst exponent),得到的值大约在0.75左右,显着大于0.5。”高翔在一旁补充道,“这明确地证明了,这个随机过程具有长程正相关性,也就是我们之前讨论的‘记忆性’。它不是白噪声。”

这些冰冷的数据和术语,对于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”,并非完全的混沌,而是遵循着一种深刻的、具有分形特征的数学规律。

“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,脸上带着自信的笑容,“我们已经成功地为小白鼠神经元的‘噪声’数据,建立了精确的数学模型——一个基于‘分数布朗运动’的随机过程。”

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、静态的深度神经网络(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——脉冲神经网络(SNN)。

与传统神经网络传递连续的激活值不同,脉冲神经网络中的神经元,通过发送离散的、时间序列上的“脉冲”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将自己关在了代码的世界里。他们将那个复杂的、基于分数布朗运动的随机过程模型,进行编码和优化,最终将其作为一个内置的“混沌干扰源”,巧妙地整合进了经典的“Leaky Integrate-and-Fire(LIF)”脉冲神经元模型之中。

这个干扰源,就像一个微小的、永不停歇的“背景噪音”产生器,持续地对人工神经元的膜电位进行微扰,模拟真实生物神经元内部和外部的复杂生化环境。

一周后,世界上第一个能够模拟生物神经元“非确定性”响应的简易版模型,在他们的手中诞生了。

徐涛将其命名为——“脉冲神经元-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。

“测试目标很简单。”徐涛站在主屏幕前,对众人说道,“我们要验证,对于完全相同的输入信号,我们的‘混沌神经元’,是否能像真实生物神经元一样,产生不同的输出响应。”

他设置了一个简单的测试程序:一个恒定的、强度为10毫安的输入电流,将持续刺激这个单神经元模型100毫秒。这个过程,将重复执行十次。

“如果它是一个标准的LIF神经元,”索菲亚在一旁解释道,“那么我们将会看到十条完全重合的、具有固定频率的输出脉冲序列。”

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,以十种不同的颜色,被同时绘制了出来。

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。

那十条输出脉冲序列,没有任何两条是完全一样的!

它们看起来都遵循着某种大致的规律,放电频率都在一个相似的区间内波动。但是,每一个脉冲出现的具体时间点,都存在着微小的、随机的偏差。有的脉冲提前了一点,有的则延迟了一点,还有的甚至出现了微小的“簇放电”现象。

“把这十条输出序列的‘变异系数(Coefficient of Variation, CV)’和‘峰峰间隔(Inter-Spike Interval, ISI)’分布计算出来。”高翔立刻说道。

徐涛迅速执行了指令。几秒钟后,计算结果与李哲提供的、真实小白鼠神经元的统计数据,被并列显示在了屏幕上。

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