把100亿个神经元塞进指甲盖大的芯片?类脑计算根本不是你想的那样

上周去苏州工业园的一间实验室逛,隔着防尘玻璃看到个指甲盖大的硅片。
屏幕上跳出来的脑电波形,跟我家猫上次看到逗猫棒竖尾巴的波形几乎重合。
我当时愣了。
这玩意儿不是什么生物实验的培养皿,是国内团队做的类脑测试芯片。
之前我对类脑计算的全部认知,还停留在科幻片里那种“插个芯片就能过目不忘”的桥段,结果真站在实验室里才发现,这东西根本不是奔着“造个人脑”去的。

不是“模仿人脑”,是换了个思考的底层逻辑


原来的CPU走的是冯诺依曼架构,存算分离——数据存在内存里,计算在CPU里,跑大模型的时候,70%的功耗都花在数据在两个模块之间来回搬运,不是真正的计算。类脑芯片的逻辑完全反过来,存算一体,每个神经元节点本身就带存储功能,不用来回倒腾数据,而且是事件驱动——没有信号来的时候,芯片几乎不耗电,只有接收到对应的刺激(比如像素点的亮度变化,或者传感器的震动信号),对应的神经元才会放电,跟人脑的神经元工作模式一模一样。

存算分离冯诺依曼架构与类脑存算一体芯片对比示意图
存算分离冯诺依曼架构与类脑存算一体芯片对比示意图


我当时听博后解释的时候,第一反应是,这不就是把原来的“等所有数据凑齐了再算”,换成了“来一个信号就处理一个”?对,就是这个意思。比如你现在用的手机拍一张照片,要先把整个图像的所有像素点都传到CPU,调一遍所有的滤镜算法,最后出图,整个过程功耗大,还慢。要是换类脑芯片,只有图像里有变化的像素点(比如你拍的路边有个跑过去的狗)才会触发信号,静止的背景根本不会耗电,整个识别狗的过程,功耗可能只有原来CPU的千分之一。
之前我以为类脑就是要把人脑的860亿个神经元全抄到芯片上,博后直接笑出了声,说那得做个足球场那么大的芯片才行,现在最先进的类脑芯片,最多也就集成了上亿个神经元,连人脑的零头都不到,根本不是要抄全,只是抄了最省电的那部分逻辑。

现在的类脑芯片,离“聪明”还差了十万八千里


很多宣传吹类脑是“下一代AI的终极形态”,能跟人一样思考,有自我意识,纯纯的忽悠。现在的类脑芯片,本质上就是个反应快的反射弧。比如你手碰到烫的东西,不用等大脑皮层反应,脊髓直接就指挥你缩手,这个过程不需要思考,只需要快速反应。现在的类脑芯片就只能干这种事——比如实时监测电网的温度异常,或者给视觉假体传信号,根本做不到像ChatGPT那样写论文,也做不到像AlphaGo那样下围棋。

类脑芯片神经元阵列与生物脑神经元连接对比显微图
类脑芯片神经元阵列与生物脑神经元连接对比显微图


说实话,我当时还特意测试了下,让那个芯片算12+15,等了快两秒才出结果,还不如我口袋里的计算器反应快。博后说这太正常了,类脑芯片本来就不是用来算算术的,它的优势是不用提前给它写死所有规则,遇到杂乱的、没有规律的信号,它能自己慢慢微调神经元的连接强度,找出里面的规律。比如你给它看一百张流浪猫的照片,它不用你给它列出来“尖耳朵、长尾巴、短绒毛”这些特征,自己就能把猫的样子记下来,下次遇到流浪猫直接就能认出来,而且这个学习过程不用耗电,也不用占很大的存储空间。
你要是拿它来算房贷、做表格,那纯属脑子有病,但是你要是拿它来当烟雾报警器的核心模块,它能从窗外飘进来的烧烤味里分辨出有没有真正的火情,还能用纽扣电池供电跑大半年,不用你天天换电池,这才是它真正的用处。

别等“机器人觉醒”,先看看它能解决你身边的麻烦


去年上海的地铁已经在测试用类脑芯片做轨道的裂纹监测,原来的传感器要把所有的轨道数据都传到后台服务器分析,一个地铁站的服务器一年电费就要几十万,现在换了类脑芯片,传感器本身就能识别轨道的异常震动,功耗只有原来的百分之一,数据根本不用传到云端,本地就处理完了,只有真的发现裂纹了,才会给运维人员发消息,省了超多的带宽和电费。
还有渐冻症患者用的视觉假体,原来的脑机接口芯片功耗高,贴在脑皮层旁边容易发烫,时间长了会有排异反应,现在换了类脑芯片,跟脑神经元的信号匹配度更高,功耗只有原来的几十分之一,贴在头上就能识别眼球的运动,控制鼠标打字,不用天天充电。
我当时问博后,那你们做这个,到底什么时候能做出来跟人一样聪明的AI?他翻了个白眼说,至少还要五十年,现在我们连果蝇的脑子都没完全模拟明白——果蝇的脑子才10万个神经元,我们现在的芯片模拟果蝇的脑子都还偶尔卡壳,还人呢?
很多人觉得类脑计算就是用活的神经元做芯片,也就是所谓的“生物计算机”,不对,现在绝大多数落地的类脑芯片,还是硅做的,只是逻辑跟神经元一样,不是真的把活的脑细胞养在芯片里,那个方向还在实验室的早期阶段,离落地远着呢。

上周我把这个事跟我朋友说,他说那是不是以后我家的扫地机器人换了类脑芯片,就能记住我家猫掉毛的位置,每次打扫都重点扫,还不用我天天给它充电?
我说那倒真有可能。
不过你别指望它能给你煮咖啡。
它现在也就只会扫扫地,反应快点而已。

作者|科技

排版|科技

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