类脑计算:离造一颗会思考的低功耗“新脑子”还有多远

你有没有过这种体验?跑AI画图的时候,主机风扇呜呜狂转,摸一下机箱,烫得能缩手。问客服为什么这么费电,客服说现在大模型参数都千亿级,就这样。

我们人类自己的大脑,千亿级连接,一天下来功耗才20多瓦,差不多就是一个小节能灯泡的用电量。你蹲那想一下午数学题,也不会费多少电,更不会脑袋发烫。

差在哪了?

原来我们用了几十年的电脑架构,天生就有瓶颈

现在所有的通用电脑、手机,用的都是冯·诺依曼架构,核心就是一句话:存储和计算分开。你要算一个东西,得先把数据从存储器里搬到计算单元,算完了再搬回去。

数据量小的时候没问题,现在大模型动不动就几千亿参数,每跑一次推理,就要来回搬无数次数据,大部分功耗都耗在搬数据的路上了,真正用在计算上的,连一半都不到。

我去年9月23日在南京国展逛半导体展,亲眼见过大厂算过一笔账,现在头部大模型企业,一年光是数据中心的电费,就得几十亿。再这么往大了做,再过十年,全世界的发电都不够给AI用的。

这时候大家就想起抄作业了。抄谁的?人类自己的大脑啊。

冯诺依曼架构与人类大脑神经元对比图
冯诺依曼架构与人类大脑神经元对比图

大脑从来不会把存储和计算分开,每个神经元本身既是存储单元,又是计算单元,只有被信号触发的时候才会放电工作,不触发的时候就歇着,几乎不费电。这就是类脑计算最初的起点。

别以为这是什么新概念,其实学术界研究几十年了,只是之前芯片工艺跟不上,做出来的东西比不过传统架构,没人当回事。这两年大模型把旧架构的瓶颈撞得头破血流,类脑计算一下子就成了香饽饽。

别被营销号带偏,类脑计算不是要造个一模一样的人工大脑

说实话,我看过太多科普,一讲类脑计算就说“我们要复制人类大脑”,听得我头大。哪那么容易?我们现在连人类大脑自己的工作机制都没搞明白,860亿神经元的连接方式,连万分之一都没研究清楚,怎么复制?

现在大家说的类脑计算,本质上就是两条路,都很务实,没那么玄乎。

一条是结构层面抄,也就是做脉冲式类脑芯片,模仿大脑神经元只在激活的时候传信号的模式,不像传统芯片不管有事没事都在通电跑,一下子就能把功耗降下来。另一条是算法层面抄,借鉴大脑神经连接的可塑性,让AI自己调整连接,学习新东西的时候更省电,效率更高。

手掌大小的人工脉冲类脑芯片实物图
手掌大小的人工脉冲类脑芯片实物图

现在很多人说,类脑计算要取代现在的大模型,要替代ChatGPT。根本不是这么回事。至少十年内看不到这种可能。现在最大的类脑芯片,神经元数量也就相当于一只小鼠的大脑皮层,连跑个7B参数的大模型都费劲,更别说千亿参数了。

它现在最现实的作用,是互补。给大模型打辅助。

比如以后你的手机端侧AI,不用什么都传到云端算,本地用类脑芯片跑,功耗只有原来的十分之一,待机半个月,随时能唤醒语音助手,拍照片的时候本地就能给你修图,还不用担心隐私泄露。再比如植入式的医疗设备,监测癫痫的脑机接口,用类脑计算,一块小电池能用好几年,不用频繁开刀换电池,这能救多少人的命?

这些都是看得见摸得着的应用,比那些“造人工大脑产生意识”的噱头实在多了。

现在的坑,比你想象的多

现在的坑,比你想象的多
现在的坑,比你想象的多

我之前和一个做类脑研究的博士聊天,他吐槽说,现在这个领域,热是热,但是坑也多。

第一个坑,就是我们对大脑的理解太浅了。我们只知道神经元放电,知道突触连接会变,但是具体怎么编码记忆,怎么产生思考,整个逻辑我们都没摸透。相当于你要抄一本天书,一半的字都不认,你能抄出什么好东西?

第二个坑,硬件的可塑性做不出来。大脑里的突触连接,你今天学了一首新歌,连接强度就变了,明天学会骑车,又会长出新的连接。现在的类脑芯片,做好了之后连接就是固定的,要改就得重新烧录,根本达不到大脑那种随时调整的灵活度。

不过话说回来,最近这两年的进步真的快到吓人。我前年看论文,类脑计算还只能识别个手写数字,去年已经有团队能用类脑芯片跑端侧的大语言模型了,准确率只降了不到两个点,功耗直接砍到原来的八分之一。这种进步速度,放在十年前想都不敢想。

很多人现在一提到类脑计算就恐慌,说会不会造出来有自我意识的AI,反过来控制人类。说句掏心窝子的话,现在最先进的类脑系统,复杂度还不如一只蝗虫的大脑,操这个心真的太早了。

我们现在最该关心的,是能不能快点把类脑计算的功耗降下来,解决现在AI越做越大、电费越来越贵的死结,能不能快点用在普通人能用到的地方,比如更省电的手机,更安全的医疗设备,更聪明的可穿戴设备。

昨天刷到那个做类脑研究的博士发朋友圈,他说熬了四年,终于把脉冲模型的识别准确率提了六个点,配了一张实验室深夜的照片。下面有人评论:慢慢来,每一步都是在给未来搭积木。

是啊,哪有什么天翻地覆的突然改变,都是一步一步试出来的。说不定十年后我们手里的手机,用的就是类脑芯片,那时候我们回头看,才会发现,现在这群人蹲在坑里摸石头的日子,才是改变的起点。

作者|科技

排版|科技

审核|小准

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文章名称:类脑计算:离造一颗会思考的低功耗“新脑子”还有多远
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