把人脑的“偷懒逻辑”搬去芯片上:类脑计算到底在折腾什么

上周挤着去紫金山脚下的那栋科研楼,爬三楼爬得喘,本来以为能看到什么占地几间屋子的庞然大物——毕竟是搞前沿计算的,总该有点电影里那种闪着蓝光的大机器阵仗。

结果对接我的研究员掏出来个指甲盖大的黑片,往测试架上一夹,接了个小摄像头,屏幕上实时框出飞过窗外的三只白头鹎。

我凑过去看功耗表。

12毫瓦。

比我戴的蓝牙耳机待机功耗还低。

当时我就愣了。这玩意跑实时图像识别,怎么可能不费电?

别拿它当AI的升级版,根本不是一回事

好多人一听到“类脑计算”,第一反应就是哦,新一代AI,比现在的大模型厉害十倍的那种。

错得离谱。

我们现在用的所有计算设备,从你手里的手机到园区里的超算,本质上全是沿着冯诺依曼的老路子走的——存算分离。内存存数据,CPU负责算,两边隔着老远,每次要处理数据,就得先把数据从内存搬到CPU,算完再存回去。听着顺,实际跑起来,光是来回搬数据耗的电,就比真正计算花的电多好几倍。就像你每次写两页作业,就要把书从书房搬到客厅茶几,写完两页再搬回去,大半力气都花在跑路上,真正写作业的时间没多少。

现在的大模型为啥那么费电?一方面是参数多,另一方面就是这个老结构的问题。之前看到公开的测试数据,千亿参数模型跑一次单张图片识别的任务,光是数据传输带来的能耗,就占了总功耗的八成以上。

类脑计算从根上改的就是这个毛病。它把每个计算单元直接做成类似人脑神经元的结构,存储和计算是绑在一块的,信号来了,这个节点自己就能完成存储和计算,根本不用把数据来回搬。

类脑芯片与传统冯诺依曼芯片结构对比示意图
类脑芯片与传统冯诺依曼芯片结构对比示意图

对,就是这么简单的改动,直接把传输能耗砍掉了90%还多。所以刚才那个识别飞鸟的任务,才能做到蓝牙耳机级别的功耗。

它不是要造个真脑子,只是偷了几个“偷懒技巧”

我之前跟那个研究员聊,说你们做这个,是不是最终要造出跟人一样能思考的芯片?

他笑到茶都喷了。

哪有那么夸张。现在的类脑计算,根本没想着要模拟完整的人脑——人脑有860亿个神经元,目前能实现百万级神经元集成的类脑芯片,把所有神经元加起来,也就刚摸到老鼠脑的神经元量级,离人差着好几个数量级。现在做的所有事,说白了就是偷人脑那几个最省能量的“偷懒技巧”,搬到芯片上用。

头一个技巧就是稀疏激活。你每天睁眼看到的世界,有上千个画面细节,听着有几十种声音,可你的大脑从来不会全功率运转。大概只有10%不到的神经元会被激活,剩下的全在摸鱼。比如你现在盯着这行字看,关于昨天吃的火锅、上周看的电影的神经元,根本就不会亮。

可现在的AI系统呢?跑一次识别任务,不管是识别猫还是识别杯子,要把所有参数都过一遍。就像你看一眼路边的猫,非要把这辈子见过的所有狗、汽车、星星、火锅的记忆全调出来核对一遍才敢确认,纯纯的浪费。

再一个技巧是事件驱动。人脑只有当接收到的信号有变化的时候,才会启动计算。比如你盯着一面白墙看十分钟,墙面没动、没声音,你的大脑根本不会在这上面耗精力。

我之前用家里的智能摄像头,拍了三小时阳台的茉莉,全程除了风动了两下花瓣,半个人影都没有。结果那摄像头每秒拍30帧,每帧都要过一遍算法,跑了三小时,耗了快两格电。要是换个类脑的小芯片,没信号变化就不启动,这点功耗够它跑大半年。

类脑芯片稀疏神经元激活状态实拍图
类脑芯片稀疏神经元激活状态实拍图

说真的,我第一次听到这两个逻辑的时候,觉得之前搞的所有低功耗优化全是白费劲。就像你为了省电,把灯泡从100瓦换成5瓦,结果人家直接做到了——没需要亮的场景,灯根本就不打开。

现在吹得神,其实离能用还隔着好几个坎

现在吹得神,其实离能用还隔着好几个坎
现在吹得神,其实离能用还隔着好几个坎

不过话说回来,别听宣传里把类脑计算吹得要颠覆一切,实际离大规模能用,还差着好几个跨不过去的坎。

头一个跨不过去的坎,是我们对人脑本身的理解就半吊子。刚才说现在的类脑芯片也就刚到老鼠脑的神经元数量,可就算是把老鼠的神经元全摆对位置,我们也不知道这些神经元之间的连接是怎么传递信息的。就像你把一堆电子元件焊在电路板上,可你不知道哪个元件该接哪个引脚,通了电也不知道能跑出来什么效果。之前看到公开的研究数据,蓝脑计划模拟整个老鼠的脑活动,跑1秒的真实反应,要调动多台大型超算跑整整10分钟,根本达不到实时,更别说落地了。

再一个坎,是软件生态几乎为零。现在所有的编程语言、开发框架、调试工具,全是为冯诺依曼结构的芯片做的。你想给类脑芯片写个应用,就像你买了个新能源汽车,结果所有的加油站都只卖柴油,连充电接口的标准都不统一。开发者花好几个月写个程序,放到类脑芯片上跑,可能连个简单的排序都实现不了,谁愿意来趟这浑水?

那个研究员跟我说,现在他们实验室做的所有公开演示,全是提前花几个月把模型调好、把程序写死的,真要让外面的普通开发者来上手,十有八九跑不起来。“现在这东西啊,就像九十年代初的大哥大,能打个电话,你想刷短视频、点外卖?门都没有。”

上次有读者给我发消息,问类脑计算是不是再过个五六年,就要把现在的芯片全取代了?

哪有什么取代啊。

以后的场景根本不是谁干掉谁。是你手机里的传统芯片,负责算那些复杂的、需要大算力的任务,比如写长文、修照片、剪视频。而类脑芯片,就安在那些需要24小时一直跑、但不需要大算力的地方——比如智能手表上的心率监测,路边摄像头的违停识别,耳机里的主动降噪,甚至是你家窗户上的风雨传感器。

这些任务以前用传统芯片,可能几个月就要充一次电。换个类脑芯片,说不定两三年都不用碰电池。

我上次从实验室出来,站在楼下看了半天飞过的白头鹎。

其实科技发展到最后,从来不是要做什么看起来酷的东西。

是要像人脑一样,把力气花在真正需要的地方。

别浪费。

作者|科技

排版|科技

审核|阿辰

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