把人脑拆成芯片做的事,类脑计算到底走到哪步了?

去年9月23号在南京逛软博会,挤在人堆里凑到个没打任何广告的小展台前,本来以为又是哪家拿大模型做套壳演示的,结果屏幕上连个对话框都没有,就摆着个指甲盖大的黑色芯片,讲解员说这东西跑一整晚的实时信号处理,电费还抵不上我家冰箱开俩小时。

我当时第一反应是,吹。

直到我站在旁边看了20分钟demo,测温枪对着芯片打出来的温度是32.1度,跟我手腕露在外面的温度差不离,才突然反应过来——哦,这就是传说中的类脑计算啊。

你以为它是“迷你版AI芯片”?差远了

现在我们手里的手机、电脑,还有跑大模型的服务器,不管是CPU还是GPU,本质上都是按固定时钟节奏干活的“乖学生”。每到预设的时间点,所有计算单元统一醒过来,按从上到下的指令顺序完成计算,哪怕当前的输入信号根本不需要算,也得走完全流程。

这种模式算大矩阵乘法确实快。但架不住费电啊。

人脑根本不是这么干活的。

你手碰到开水的瞬间缩回来,比视觉信号传到大脑皮层的反应快半拍,根本不需要等全局中枢发指令,局部的神经环路直接就把事办了。平时你坐在沙发上发呆的时候,90%的神经元都在低功耗休眠,只有接收到足够强度的信号,才会被激活放电——整个过程没有统一的时钟,全是按需触发。

类脑芯片与传统CPU架构对比示意图
类脑芯片与传统CPU架构对比示意图

那天展台的工程师跟我吐槽,说好多人第一次看到类脑芯片的参数,总觉得是把性能砍半换低功耗,其实根本不是。同样是做动作捕捉的实时识别,我兜里揣的手机芯片要满负荷跑才能跟上帧率,这款指甲盖大的芯片,只用了不到手机芯片1%的功耗,延迟还比手机低了快20毫秒。

我当时还开玩笑,说那你这芯片装我家猫的项圈上,是不是能24小时盯着它拆家,还不用充电?

工程师乐了,说理论上装个纽扣电池,确实能跑个两三年。

那些被吹上天的“类脑”,其实一半都在凑数

说实话,现在但凡跟低功耗沾点边的芯片,都敢往“类脑”上靠。

我见过最离谱的,是某家做存储芯片的厂商,把原来存在内存里的计算单元往存储阵列旁边挪了挪,减少了点数据来回搬运的功耗,开个发布会就敢说自己做的是“对标国际的类脑计算架构”。

这哪是类脑啊。

真的类脑计算,核心是要把脉冲触发的按需计算逻辑做进硬件里——不是每到一个时钟周期就统一算一遍,而是只有当输入的信号累计达到了预设的阈值,对应的计算单元才会被唤醒,其他时间全是休眠状态。

太省了。

举个最直观的例子,你家门口装的传统智能摄像头,哪怕半夜楼道里啥动静都没有,它也得每秒30帧把所有像素读进芯片里算一遍,生怕漏掉个陌生人。换个真正的类脑芯片呢?99%的时间里它都在睡,只有当画面里的动态变化达到阈值,比如有脚步声靠近、或者风刮得声控灯亮了,才醒过来算一下有没有异常。

脉冲神经网络神经元信号触发示意图
脉冲神经网络神经元信号触发示意图

上次跟个做智能家居的朋友聊天,他说现在他们供应链找的所谓“低功耗AI芯片”,其实就是把原来的识别模型剪得只剩个空壳,连“有人站在门口”和“门口放了个快递盒”都分不清楚。要是真能把靠谱的类脑芯片装进去,根本不用做那种三个月要充一次电的破摄像头——装一次纽扣电池,用个三五年都不用管。

对吧,谁家里还没被那种要反复充电的智能设备折腾过啊。

它根本不是来抢大模型饭碗的

好多人对类脑计算的误解,是觉得它要替代现在的GPU,跑ChatGPT那种千亿参数的大模型。

别逗了。

大模型的核心是海量的矩阵乘法,需要把几万亿的参数在存储和计算单元之间来回搬,这恰恰是类脑芯片最不擅长的场景。类脑芯片从设计之初,就没打算跟GPU抢跑大模型的生意,它瞄准的是那些对功耗极度敏感的边缘端实时计算场景。

它擅长的,是那些需要24小时挂着、对延迟要求极高、又舍不得耗电的细碎场景。

比如你戴的智能手表,要实时监测你有没有房颤、有没有突然摔倒,总不能让手表一直开着满负荷的AI芯片算吧?那一天三充谁受得了?还有那些埋在原始森林里的火情监测传感器,埋在城市地下管网的漏点监测器,总不能每半年派个人爬树、挖路去换一次电池吧?

说起来有意思。

上次跟个做类脑研究的教授吃饭,他说现在团队做的最成熟的落地应用,根本不是什么能跟人聊天的机器人,是给机场跑道做异物检测。原来用传统算法的摄像头,要么把风吹的塑料袋当异物,隔半小时报一次警,把巡检的人折腾得够呛;要么真掉个小螺丝、个小铁片,又因为算法灵敏度不够给漏过去。换了类脑芯片之后,因为它对动态变化的信号特别敏感,功耗还低,能24小时不间断盯着跑道,误报率直接降了一大半。

根本不是啥高大上的场景,就是解决那种没人愿意花大成本投入的脏活累活。

有人问我,那类脑计算什么时候能进到普通人的生活里?

说实话,没大家想的那么快。

现在整个软件生态全是围着CPU、GPU转的,你新做个芯片,得有人给你写配套的开发工具,得让开发者能方便的把原来的模型迁过去,不然再好的硬件,没人用也是白搭。就像当年ARM芯片刚出来的时候,也没人想到它能把整个移动互联网的生态给吃下来,中间也走了快十年的弯路。

我那次从软博会走的时候,拿了张他们的宣传折页,现在还夹在当年去中山陵玩买的门票本里。折页上印着那个小小的黑色芯片,旁边写了一行字:让计算像思考一样省电。

当时我还觉得这话有点太文艺了。

现在想想,其实挺实在的。我们现在为了跑各种花里胡哨的算力应用,建了那么多耗电极高的数据中心,拉了那么多高压线,要是真能把类脑这套“按需触发”的逻辑摸透,哪需要天天喊着要建多少算力枢纽啊。

作者|科技

排版|科技

审核|柚子

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