类脑计算，通向通用人工智能的新大门｜国家重点实验室入口①

封面新闻记者卞雪只需2000瓦的功率就可以唤醒20亿个神经元。浙江大学脑智能与计算机科学国家重点实验室研发的新一代类脑神经拟态计算机“达尔文猴”，正在照亮人工智能新道路。新一代神经形态脑计算机“悟空”（达尔文猴）是如何诞生的？我们如何使用计算来模拟大脑？我国脑机智能发展到什么程度了？带着这些问题，我们参观了浙江大学计算脑智能国家重点实验室，寻找可能影响人类未来的答案。脑计算智能的跨学科研究不断取得进展。 “世界上最高效、最神秘的‘超级计算机’宇宙中最重要的就是我们人的大脑。”博科院国家重点实验室主任潘干教授浙江大学计算机智能系主任艾恩告诉封面新闻记者，大脑由近千亿个神经元细胞组成，通过数万亿个突触连接起来，构成了人类智力活动的“硬件”基础。 “我们实验室主要研究脑机智能，重点关注两个大方向。”潘刚说。 “第一个是如何将大脑与机器、人工智能连接起来。第二个是如何用计算来模拟大脑。”实验室里，类脑计算团队的研究人员正在忙碌。他们专注于模拟大脑的神经结构和工作原理，寻求使计算系统具有与人类类似的感知、推理和学习能力。潘干表示，该团队目前包括计算机、人工智能、微电子、光学、生物医学工程等信息技术领域的专家，以及相关领域的学者。包括神经科学、基础医学、心理学、数学、工商管理和哲学。 “这个领域有多个专业，领域肯定有交叉。”潘刚说，“我们利用浙江大学广泛的专业优势，结合这些专业的优势开展联合研究。”潘刚说，在他的带领下，这个由100多个科研机构骨干组成的多学科团队，在脑机接口和类脑计算领域不断取得进展，研究和交流。（受访者提供）实验室所属的中国脑库这是浙江大学多年前就开始筹划的一个项目，“这个脑库由神经科学领域的学者段淑敏领导，专门收集和研究大脑样本。目前有700多个样本。”中国批准的脑库有两个，一个在联合学院另一个在浙江大学。此外，实验室可以将大脑数字化以支持更广泛的研究。这种独特的资源为神经科学和类脑智能的研究提供了宝贵的基础。传统人工智能发现自己陷入了计算困境。未来，如何才能让通用人工智能像人脑一样聪明，并且节省能源？人工智能发展迅速，但其瓶颈、高能耗、对数据的依赖日益凸显。目前占主导地位的大模型技术依赖于支撑大量数据和巨大的计算能力。训练模型所需的能源相当于一个小城市的能源消耗。潘刚指出，“目前的大规模模型是大数据和大规模计算能力产生的基于尺度的智能”。这种模型成本高昂且不灵活，成为限制人工智能向更高水平发展的主要瓶颈。智力。与此形成鲜明对比的是，是的，只需20瓦的功率，人脑就能获得从单个例子​​中推论所需的智慧，实现终身学习的奇迹。如何让人工智能像人脑一样聪明，并且节约能源，成为全球科研界追求的终极梦想。 “伟大的类脑模型是‘受大脑启发’的，它代表了一种由结构驱动的本质智能。”潘干告诉封面新闻记者，“它试图通过模仿智能的起源、大脑的结构和工作原理，自下而上地重构智能模型，并寻求解决通用人工智能‘学习能力弱’和‘思维能耗太大’的问题。”8月2日，浙江大学脑智能与计算国家重点实验室宣布，成功开发神经形态脑计算机呃叫悟空。这台引人注目的机器由 15 个大脑形状的神经形态服务器组成。每台服务器集成了64个类脑第三代达尔文计算芯片，总共960个芯片。受达尔文大脑启发的第三代计算机芯片。 （娱乐杂志提供）悟空的创新之处不仅在于其规模，还在于其仿生工作原理。类脑计算模型在处理复杂任务时在能源效率方面显示出显着的优势。潘刚解释道：“在系统结构上，它模仿了大脑神经元的连接和拓扑结构。在运行机制上，它模仿了大脑的工作方式，将计算机数值计算转化为脉冲计算。” “悟空”的诞生：从“线虫”到“猕猴”的进化 “悟空”的出现并非一朝一夕，而是浙江大学类脑计算团队10年努力的成果。潘甘告诉封面新闻报道他的追梦之路始于达尔文1号，这是一款2015年制造的类脑芯片。该芯片采用180纳米工艺，只有2048个神经元，小如蠕虫，但却成功验证了脉冲神经网络硬件的基本原型。四年后，该团队的达尔文2号芯片将神经元数量增加到15万个，达到果蝇的水平，并在视频、语音识别、脑电波信号识别等方面取得了众多进展。 2023年初，同一团队与蒋氏实验室联合研发的“第三代达尔文”芯片取得了突破。单个芯片支持超过235万个神经元，其大小与壁虎的神经元相当，并且开始具备独立学习的能力。 2025年，“悟空”诞生。这个数字大脑有 22 亿个脉动神经元和 1000 亿个突触。神经元的大小与猕猴大脑相似，使其成为最大的神经形态大脑——世界上基于Hara Point的计算系统超过了Intel开发的Hara Point系统。 Wukong的刀片服务器配备了该团队专有的晶圆上系统（SoW），该系统在晶圆级集成了类脑芯片。在开发过程中，团队有时会遇到晶圆级系统集成的“翘曲”问题。潘刚回忆道：“第一代晶圆级验证系统面积太大，有一定程度的变形，哪怕是最轻微的波动都会导致电路停止连接、电源切断。”人生的转折点是一个偶然的发现。受到弹簧弹性特性的启发，团队设计了一种利用弹簧的顶针结构，用“柔软”克服了“刚硬”的问题。类脑计算通向通用人工智能新路径 随着悟空的传承和中国脑机接口产业的快速发展，通往通用人工智能的新道路正在出现。潘干强调，“脑基计算不是终结，而是通用人工智能的新大门”。 《悟空》的发展本质上是一场双向的认知革命。我们不仅可以用大脑的智慧来创造人工智能，还可以用人工智能来反馈我们对人类智慧的理解。从全球来看，美国以Neuralink、Synchron、Precision Neuroscience等公司引领全球脑机接口行业。新智达、布莱顿科技、脑虎科技等中国公司继续推进并开展一系列中国首次人体移植试验。中美两国在信息化研究进展、专利数量、公司规模和融资法规等方面存在差异。造型领先世界，形成第一组。在潘刚看来，类脑计算是一条路径探索充满不确定性。很久以前，人工智能之父图灵就想过建造一台模拟大脑的计算机。由于当时的种种情况，这个想法并没有实现。 “现在我想尝试一个不同的想法。”庞干表示，这条路固然充满了不确定性，但如果没有人去探索，这个领域永远不会发展起来。 “悟空”计算机的出现，意味着中国在智能计算底层架构方面取得了重要主动，为全球人工智能发展提供了符合生物合理性的中国方案。特别感谢比亚迪为本次新闻报道提供采访资源。
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