逛完南京实验室才懂:类脑计算不是造电子大脑这么简单

去年9月23号在南京,跟着老朋友进了一所高校的实验室。推开门,玻璃柜子里摆着一排指甲盖大小的芯片,标签上写着“类脑计算原型芯片”。那是我第一次真的见到类脑计算的实物,不是公众号推文里玄乎的概念,也不是科幻电影里发光的大脑模型。

我们误会了“类脑”两个字

说实话,刚看到这个词的时候,我也和大多数人一样,以为就是要一比一在硅片上复制出一颗人类大脑,说不定再过几十年就能造出有自我意识的AI,搞不好还要统治人类。 完全错。 我那天刚开口问,实验室的老师就笑了,说现在网上好多科普都把方向带偏了。类脑计算从来不是说要拼出一颗和你我一模一样的电子脑,它只是借鉴人脑处理信息的方式,解决现有计算机解决不好的问题。 真的,现在最先进的类脑芯片,能模拟的神经元数量还比不上一只蜜蜂。谈什么觉醒,谈什么取代人类,扯淡呢。
类脑计算原型芯片实物展示图
类脑计算原型芯片实物展示图
很多自媒体就爱拿“人造大脑”当噱头博眼球,把好好一个基础技术方向,吹得神神鬼鬼,好像明天就要变天一样。其实说白了,就是换了一种做芯片的思路而已。没那么玄乎。

它戳中了现有计算机的老毛病

我们现在用的所有电子设备,从口袋里的手机到数据中心的超算,走的都是冯·诺依曼架构。这个架构用了几十年,早就暴露出一个绕不开的天生缺陷:内存墙。 什么意思?原来的架构里,计算单元是计算单元,存储单元是存储单元,你要算一个数据,就得先把数据从存储里搬到计算单元,算完了再搬回存储存起来。数据小的时候还好,现在大模型动则几千亿参数,每秒不知道要来回搬多少次数据,一大半的电都耗在搬数据的路上了,一半都不止。 训练一个顶尖大模型,烧掉几百万度电,一半都浪费在这个架构天生的毛病上。可惜不可惜? 人脑就不一样。人脑里的每个神经元,本身就同时做两件事:存信息,算信息。神经元兴奋了,就给下个神经元传信号,传信号的过程,就是计算的过程,信号留下的痕迹,就是存储的信息。说白了就是计算存储一体化,根本不需要来回搬数据,自然就省了好多电。
冯诺依曼与类脑计算架构对比图
冯诺依曼与类脑计算架构对比图
我那天问老师,现在做出来的样片能效比能到多少?老师翻出测试记录给我看,同样跑一张实时图像识别任务,比我们现在手机里常用的主流芯片,省电快一百倍。 一百倍。 我当时真的倒吸一口凉气。这个数字意味着什么?现在的智能手表一天一充,换成类脑芯片,一块电池用一年都够。放在野外监测气候变化的传感器,埋下去就不用再换电池,一蹲就是好几年。这是原来的架构想都不敢想的事。

类脑计算离我们的生活还有多远

类脑计算离我们的生活还有多远
类脑计算离我们的生活还有多远
肯定有人问,既然这么好,为什么我现在买的新手机还不用上类脑芯片? 其实技术成熟本来就是一步一步来的。类脑芯片的编程逻辑,和原来的芯片完全不一样。原来写程序是你一步一步给指令,说清楚第一步做什么第二步做什么,类脑芯片更像人脑,要“训练”,不是硬写代码。现在的生态还没建起来,能做的任务也大多是特定方向的,通用计算还打不过传统芯片,自然不可能一下子就全部替换。 不过话说回来,它其实已经悄悄摸到我们生活边缘了。现在不少低功耗物联网设备已经用上了简化版的类脑方案,工厂里的传感器,智能家居的入口节点,很多都在试水。还有做自动驾驶的团队,用类脑芯片做实时环境感知,反应速度比传统方案快,耗电还少。甚至做药物研发的团队,都在用类脑芯片模拟蛋白质折叠,速度提了不少,成本还降了。 还有一个很多人搞错的点:类脑计算不是要抢现在大模型的生意,更不是要取代现有的AI。现在好多团队都在试,把类脑芯片用作大模型推理的加速芯片,原来一块高端显卡跑一天的任务,现在一块小小的类脑芯片几个小时就能跑完,耗电只有原来的零头。它是补了现有技术的空白,不是要掀桌子重来。 我其实挺烦科技圈动不动就造风口炒概念,一堆热钱冲进去骗一波融资就跑,留下一地鸡毛。但类脑计算不一样,这么多年学界都是沉下心啃硬骨头,没怎么出来炒作,连发布会都开得安安静静的。反而这种不凑热闹的技术,最后能改变点什么。 那天走的时候,阳光斜斜照进实验室,落在玻璃柜里那块小小的芯片上,泛着淡蓝色的光。我站在那里看了半天,突然想到,我们人类自己,不就是亿万年演化出来的这么一颗脑,跟着自然演化偷两招,换个思路做计算,应该不会错。 下次你吐槽智能手表续航不够的时候,说不定再过个五六年,你手里那块表的心脏,就是这样一块小小的类脑芯片了。

作者|科技

排版|科技

审核|满满

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