盯着实验室那片指甲盖大的硅片,我才懂类脑计算根本不是造人脑

上周三绕了三公里的路,进南京江北那栋爬满爬山虎的实验室楼时,我满脑子还在想前一天喝的那款桂花美式太甜。

刚推开门就被导师按在工作台前。

他指的那块硅片,比我指甲盖还小,黑黢黢的封在陶瓷壳里,旁边接的示波器跳着细碎的蓝绿色波形。

我凑过去看。

那波形的节奏,跟去年我在神经科学实验室看的小鼠海马体放电曲线,差不了多少。

这就是我之前在各种科普文里见过无数次,却从来没摸过实物的,类脑计算芯片。

不是造人脑,是抄脑子的”省电逻辑”

很多人一听到类脑,第一反应是”造个跟人一样聪明的AI”,纯纯是被媒体的标题党骗了。

现在我们用的所有通用计算设备,从手机到超算,本质上都还在沿用几十年前的冯诺依曼架构——存算分离。CPU要算什么数据,得先从内存里把数据搬过来,算完再搬回去,就像你每次要写作业,都得把书从书房搬到客厅,写完再搬回去,来回跑的功夫,电已经耗了大半。比如你现在用手机跑个端侧的小模型,聊十分钟就能掉5%的电,不是模型太聪明,是来回搬数据的路太费电。

人脑为什么牛?整个人脑满功率运转才20瓦,就是你书桌上那盏小台灯的功率,但是能同时处理你眼前的画面、耳边的风声、胃里刚吃的桂花糕的甜味,还能顺便想起上周在南京吃的盐水鸭的味道。根本原因就是,人脑的计算和存储是在一起的,神经元什么时候收到足够的信号,什么时候才激活,没信号的时候就安安静静待着,一点多余的电都不耗。

类脑计算芯片神经元连接显微实拍
类脑计算芯片神经元连接显微实拍

我上次听到20瓦这个数的时候,手里的冰美式都洒了半杯——20瓦啊!你笔记本满负荷跑都要120瓦,还只能干一件事,开个文档都得等两秒。

类脑计算的核心,从来不是复刻人脑的智慧,而是把这套”省电、不瞎跑数据”的逻辑,搬到硅片上。

指甲盖大的硅片上,挤了上百万个人工神经元

现在实验室里流片出来的类脑芯片,早就不是飘在论文里的概念了。比如之前公开的天机芯,单块芯片上集成了120万个人工神经元,每个神经元之间的连接,都是可以根据输入信号调整权重的——就跟你脑子里的突触一样,经常用的连接就变粗,不常用的就慢慢弱化,根本不需要人去写死每一条规则。

我盯着那个芯片的显微照片看的时候,突然觉得有点不可思议:这些密密麻麻的电路,居然真的在模仿神经元放电的节奏。没有统一的时钟在喊”大家现在一起算”,哪个单元收到了足够的输入信号,就自己跳一下,没收到就躺着休眠。整个芯片90%的单元,平时都是处于不耗电的待机状态,功耗比同性能的传统CPU低两个数量级都不止。

类脑芯片与冯诺依曼架构存算路径对比图
类脑芯片与冯诺依曼架构存算路径对比图

你别听网上吹什么”硅基大脑要取代人类”,说白了就是给之前傻大粗的计算结构,抄了人脑”没事就摸鱼省电”的作业。存算一体、事件驱动,这两个听起来玄乎的词,翻译成人话就是:不用来回跑着搬数据,没活的时候就歇着,绝不做无用功。

现在谈”替代大模型”,纯纯是想多了

现在谈
现在谈”替代大模型”,纯纯是想多了

上次跟实验室读博三的师兄聊天,他说最头疼的就是网上的网友提问,一听到类脑计算,就追着问”什么时候能取代ChatGPT””什么时候能造出跟人一样的AI”。

他每次都要解释半天:大哥,我们现在做的东西,连现在大模型的零头都跑不起来。

真的。现在的类脑芯片,根本不适合跑那种需要海量参数的大模型,它最擅长的,是那些”不需要太聪明,但要省点、要快”的小任务。

比如你家门口的智能摄像头,之前要识别是不是有人、是不是流浪猫,得把所有视频流传到云端去算,费流量还费电,要是电池供电的话,俩月就得换一次。要是把类脑芯片塞到摄像头里,所有识别的活都在本地干,功耗才几毫瓦,太阳能板供着就能跑一整年,根本不用传视频,隐私性还好。

还有比如可穿戴的健康监测设备,之前要实时分析心率、脑电信号,得连着手机才能算,现在用类脑芯片的话,直接在手表大小的设备上就能识别你是不是要抬手、是不是在走神,功耗低到充一次电能用半个月。

我上次在实验室看到他们做的原型机,就是个硬币大的板子,连着个微型摄像头,对着桌面拍,能准确识别我手里拿的是笔还是杯子,整个板子的功耗,跟个电子表差不多。

很多人总觉得新技术出来就得颠覆一切,就得把之前的东西全干翻,其实根本不是。类脑计算现在走的路,跟当年的低功耗CPU一样,一开始就是先把那些”之前必须插电才能干”的小事,变得能揣在兜里、能贴在设备上,不费电也能跑。

哦对了,那天临走的时候,导师塞给我一块测试用的芯片边角料,黑黢黢的,比我的小指甲还小一半。

我现在还夹在我常带的那本南京地图册里。

有时候翻书碰到,还能想起那天示波器上跳的蓝绿色波形——哪是什么硅基大脑啊,不过是人类盯着自己那点20瓦的脑子,偷摸抄了个省电的作业而已。

作者|科技

排版|科技

审核|小准

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