把30克人脑的‘省电密码’刻进芯片,类脑计算现在跑到哪了

上周跑南京紫金山实验室,刚进门就被前台的小姑娘塞了杯冰美式,压着声音说”今天看的样机,别随便拍啊”。

顺着走廊走到测试间,技术员掀开盖在上面的防静电布,巴掌大的墨绿色电路板露出来——当时我盯着屏幕上跳的功耗数字愣了三秒。就这么个小板子,跑实时的视觉识别任务,整板功耗才0.8瓦。

没概念?我手里的手机,屏幕亮着刷十分钟短视频,功耗都能到5瓦上下。

不是造个“电子人脑”,是偷点人脑的省电逻辑

很多人一听“类脑计算”四个字,第一反应是要造个有自我意识的电子大脑,拍科幻片呢?真不是。我们现在盯着人脑抠的,根本不是那些玄乎的意识、情感部分,就是最实在的——30克左右的人脑,日常运作功耗才20瓦,比我桌上的桌面台灯还低,却能同时处理视觉、听觉、记忆、甚至半路突然想起来要给家里猫喂罐头的零散任务。换现在的通用GPU,要达到同规模的并行处理能力,功耗得奔着几千瓦去,跑俩小时摸上去烫得能煎鸡蛋。

类脑芯片与GPU功耗对比实测实拍图
类脑芯片与GPU功耗对比实测实拍图

最早大家凑一块做类脑芯片的时候,思路特别直:人脑的神经元靠脉冲传信号,那我们就做一堆电子元件,模拟神经元发脉冲的状态,接成网络不就完了?结果做出来的第一代样机,跑个简单的手写数字识别,功耗比当时的老年机还高。整个实验室的人盯着数据沉默了好久,合着我们学了半天人脑,最后做出来个更费电的东西?

后来大家才慢慢摸明白,人脑的运作逻辑根本不是“全功率在线”——90%的神经元平时都在低功耗状态待着,只有碰到真正需要响应的信号才会被激活,根本不像现在的传统芯片,哪怕算个1+1,板上所有的晶体管都要跟着转一圈,电哗哗地流,根本不知道省着点用。

别被科幻片骗了,现在的类脑芯片连“认路”都还在练

现在网上刷到的类脑计算宣传,一半是吹得没边的:什么马上要取代GPU,什么要实现通用人工智能,甚至能产生自我意识。真的扯。

现在真刀真枪落地的类脑应用,说出来都特别朴素。比如西南山区的滑坡监测点,以前装的普通视觉传感器,要接大尺寸的太阳能板加铅酸蓄电池,撑死了用半年,就得工作人员爬几公里崎岖的山路上去换电池。换成搭载类脑芯片的传感器之后,因为平时90%的时间都在“休眠”,只有识别到画面里有落石、或者地面振动超过阈值的时候才会激活传输数据,一块普通的锂电池就能撑五六年。

山区滑坡监测类脑传感器安装实拍
山区滑坡监测类脑传感器安装实拍

上次和负责这个项目的工程师聊天,他说去年梅雨季测试的时候,连着下了十天的暴雨,普通传感器早就因为持续录像把电耗空了,类脑的那个设备安安静静蹲在杉树后面,把每一次碎石滚落的振动、坡面的位移数据都存在本地,等雨停了工作人员过去导数据,精度比之前的传感器高了近30%。他说当时看着后台的传输日志,第一反应不是什么技术突破的自豪感,是“终于不用我每周爬上去换电池了”。

不过话说回来,也不是所有的类脑研究都在搞这些接地气的落地。去年在北京开个小范围的闭门研讨会,碰到个做基础研究的老师,他现在在做的东西更有意思:模拟人脑海马体的记忆机制,做一个会“主动忘事”的芯片。

你没听错。现在的存储芯片,存进去的东西只要不手动删,就永远占着存储空间,哪怕是三年前的微信聊天记录、没用的系统缓存,堆得满当当的。但人脑根本不是这样的——你上周三中午吃的什么外卖,大概率已经记不清了,但你第一次学骑自行车时那种摇摇晃晃的感觉,能记一辈子。这种会主动筛选、把没用的信息清出去、把重要的信息留着的机制,要是真能在芯片上实现,以后的存储设备根本不用天天弹“内存不足”的提示,它自己就知道啥该留,啥该扔。

别等它“超越人类”,先算算它能帮我们省多少电费

现在资本圈一听到类脑计算,就忍不住往“颠覆算力行业”“实现通用人工智能”的方向吹,好像明天就要把所有的GPU都换掉似的。其实真的没必要把弦绷那么紧。

之前公开的行业报告里提过,国内数据中心的年用电量早就突破了2000亿千瓦时,差不多占全社会总用电量的2%。要是真能把类脑架构的低功耗特性普及到这些算力设备上,一年省下来的电,可能抵得上好几个大型水电站的年发电量。

我上次和一个做IDC的老板吃饭,他说现在最头疼的根本不是买服务器,是拿电的指标。以前一个机柜3千瓦的功耗就够了,现在新的AI服务器一个机柜要20千瓦,电批不下来,再多服务器也摆不了。要是类脑芯片真的能把同性能下的功耗降到原来的十分之一,他第一个把整个机房的设备全换了。

当然,现在的问题也一堆。最麻烦的就是编程逻辑——我们现在用了快七十年的冯·诺依曼架构,写代码的逻辑大家都熟,但是类脑芯片的运作逻辑是靠神经元的脉冲触发的,相当于把之前学了几十年的编程规则全推翻重来。我之前见过个计算机系的本科生,刚接触类脑编程的时候,把自己写的图像识别程序烧到芯片上,整板功耗直接飙到5瓦,比普通的单片机还费电,他蹲在实验室吐槽了一下午,说合着学了四年编程,到这连芯片的省电逻辑都摸不对。

上周有个读者给我留言,问“类脑计算什么时候能进到我家啊?”

我当时给他回,别急。等哪天你家的门口智能摄像头,不用你隔半个月就手动清一次内存,自己就会识别陌生人、知道把没用的空镜头删掉,不用天天插着半米长的电源线的时候,类脑计算就真的到你身边了。

它从来不是什么要统治世界的黑科技。

就是个能帮你省电费、少折腾的实用技术而已。

作者|科技

排版|科技

审核|知知

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