类脑计算:它真的能让电脑长出“大脑”吗?

去年9月23号,我在南京的创新科技展上逛,转了大半天脚都酸了,大部分展台都是大模型、自动驾驶那些老一套,直到拐进角落一个不起眼的小展位,才停下了脚。 台子上放着一块指甲盖大的芯片,连着一块小屏幕,我随手写了个歪歪扭扭的7,屏幕半秒就识别出来了。工程师说,整个过程都在本地跑,不需要连网,一颗纽扣电池能撑整整十个月。 我当时挺惊讶。原来这就是大家说的类脑计算。不是我之前脑补的,装着人造大脑的巨型机器。

我们现在的电脑,卡在哪了

说出来你可能不信,我们现在用的电脑手机,核心架构还是七八十年前提出来的冯诺依曼架构,最大的问题就是冯诺依曼瓶颈:存储和计算是分开的,要算什么东西,得先把数据从内存搬到计算单元,算完再搬回去。 这个来回搬的过程,不光慢,还特别费电。你拿现在的大模型来说,训练一次要耗掉上千万度电,够一个小城市用大半年。哪怕是推理,一次问答的功耗,都抵得上人类大脑想一小时问题的能耗。 人类大脑就不一样。我们的神经元,既是存储单元又是计算单元,神经元之间通过突触连接,传信号的时候就完成了计算和存储,效率高得离谱。一百多亿个神经元,总功耗也就二十多瓦,相当于一个节能灯泡。
冯诺依曼架构与人类神经元结构对比图
冯诺依曼架构与人类神经元结构对比图
说白了,类脑计算就是照着大脑的这个工作方式,重新做计算架构。说白了,就是让电脑学学大脑怎么干活,省点力,省点电。 很多人一听“类脑”就觉得要完全克隆一个人脑出来,那太玄了。现在根本做不到。我们连人脑真正的工作原理都没完全搞懂,怎么克隆?

类脑计算不是造个真人大脑

说实话,现在大部分做类脑的团队,都不是奔着造个一模一样的人脑去的。说白了就是取大脑的长处,补现有电脑的短处。 目前主流的方向分两种。一种是从硬件结构仿,就是做专门的类脑芯片,把神经元和突触做到芯片上,每个计算单元都带存储,不用来回搬数据。另一种是从算法层面仿,不用改硬件,就是改计算逻辑,学大脑处理信息的方式,提高效率。 我之前刷到过不少自媒体吹,说类脑计算马上就能让机器人像人一样思考,甚至产生意识,听得我一愣一愣的。都是扯。现在最先进的类脑芯片,能模拟的神经元数量也就相当于一个小型哺乳动物的部分大脑,离人脑八百多亿神经元的规模,差得远呢。
类脑计算低功耗神经元芯片实物图
类脑计算低功耗神经元芯片实物图
不过话说回来,哪怕只学了一点皮毛,类脑计算的优势已经出来了。我那天在展上碰到的团队,他们做的芯片,用来做语音唤醒,功耗只有普通芯片的千分之一。国内还有团队做的类脑方案,用来做无人车的实时障碍物识别,速度比普通GPU快,功耗只有不到百分之一。 这不是什么黑科技,就是路走对了,自然就出效果。

离我们的日常还有多远

离我们的日常还有多远
离我们的日常还有多远
我之前也以为类脑计算还得在实验室躺十几年才能落地,那次聊天之后才改了想法。其实不少小场景已经用上了。 比如那些放在野外的地质监测传感器,要常年在线,换一次电池得翻山越岭,成本特别高。换成类脑芯片,两年不用换电池,一下子省了大把人力。还有我们戴的智能手表,实时测心率心电,原来要把数据传到云端算,现在类脑芯片本地就能处理,既快,又不用怕数据泄露,还不费电。 这些场景都不需要超大算力,就需要低功耗、实时响应,刚好撞在类脑计算的舒适区里。 不过我还是得泼点冷水。现在很多资本把类脑计算吹成能解决大模型功耗问题的救命稻草,说马上就能取代GPU,这太夸张了。 类脑计算现在最大的问题,不是做不出大芯片,是没有生态。这么多年大家做AI开发,都是基于现有架构的,工具链、软件生态都成熟了,你换个新架构,所有算法都得重新写,谁愿意花那个成本?而且类脑现在的精度,做大规模通用计算还比不过传统芯片,短时间根本不可能取代GPU碰大模型训练那块。 说白了,类脑不是来抢现有芯片饭碗的,是给原来做不了的场景开了新路子。 那天走的时候,那个工程师跟我聊,说他们做了快十年,最烦的就是两种声音:一种把类脑吹成下一个万亿风口,无所不能;另一种把类脑说成骗局,就是骗经费的。其实哪有那么极端,就是现有算力走到瓶颈了,大家多找一条路试试而已。 我站在南京秋风吹过来的展馆门口,手里接了他们一张印着芯片图案的传单,觉得这话特别实在。哪有什么横空出世的颠覆,所有新技术都是这样,从一个小展台的小芯片开始,慢慢磨,慢慢用,慢慢融进我们的生活里。 你说会不会哪天真的能造出和人脑一样工作的电脑?我不知道。但能让我们手里的设备更省电,让野外的传感器不用频繁换电池,让我们的隐私数据不用都传到云端去算,这已经够有用了,对吧?

作者|科技

排版|科技

审核|小准

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