近日，國防科技大學(xué)智能科學(xué)學(xué)院認(rèn)知科學(xué)團(tuán)隊(duì)在類腦計(jì)算領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，研究成果以“用于同時編碼時空動態(tài)的多突觸脈沖神經(jīng)元”（A multisynaptic spiking neuron for simultaneously encoding spatiotemporal dynamics）為題，在國際權(quán)威期刊《自然·通訊》（Nature Communications）刊出（DOI: 10.1038/s41467-025-62251-6），標(biāo)志著類腦計(jì)算領(lǐng)域首個具有多閾值發(fā)放的多突觸脈沖神經(jīng)元模型問世。

圖為 多突觸脈沖神經(jīng)元模型

多突觸脈沖神經(jīng)元模型兼具生物合理性和計(jì)算高效性，可以同時編碼輸入信號的時空動態(tài)信息，在不增加計(jì)算延遲和顯著功耗的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的類腦計(jì)算。

研究受到生物學(xué)中“多突觸連接”現(xiàn)象的啟發(fā)，即允許神經(jīng)元的一個軸突在同一目標(biāo)神經(jīng)元上建立多個具有不同發(fā)放閾值的突觸。通過這種結(jié)構(gòu)，多突觸脈沖神經(jīng)元可實(shí)現(xiàn)時空信息的同時編碼。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該神經(jīng)元相較于傳統(tǒng)脈沖神經(jīng)元取得了顯著性能提升，并具有低功耗、低延遲、高硬件兼容性等優(yōu)勢。該成果推動了類腦計(jì)算向更復(fù)雜、更具自然智能的方向發(fā)展，為構(gòu)建低功耗、高性能、可擴(kuò)展的人工智能系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，有望加速脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在邊緣計(jì)算等前沿領(lǐng)域中的實(shí)際落地與應(yīng)用。

論文由學(xué)校與中國科學(xué)院自動化研究所共同合作完成。智能科學(xué)學(xué)院講師范良偉為該論文的第一作者，沈輝教授、李國齊研究員、胡德文教授為本論文共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、湖南省科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目的支持。

近年來，智能科學(xué)學(xué)院認(rèn)知科學(xué)團(tuán)隊(duì)開展功能成像腦連接機(jī)理、腦影像模式識別、腦機(jī)協(xié)同控制及類腦感知與計(jì)算等研究，取得系列創(chuàng)新成果，論文發(fā)表在Nature Communications, Science Advances, Brain, PNAS, IEEE TPAMI等國際權(quán)威期刊上。