当芯片开始像人脑干活:类脑计算到底离我们有多近

去年9月23日在南京逛算力展,馆里空调开得太足,我裹着随身带的薄外套蹲在一个不大的展台角落,听一位做芯片研发的老大哥掏心窝子聊了两个多小时。 话题从矿泉水瓶上的二维码,扯到手术室里的导航设备,最后落到了他蹲了快十年的方向:类脑计算。 很多人第一次听这个词,第一反应是“哦,要造人造大脑了?”

别被名字骗了,类脑不是造个“人造大脑”

说实话,我最早也这么想。 直到那天老大哥给我画了半张草稿,才反应过来,我们都被名字带偏了。
类脑计算神经元脉冲信号示意图
类脑计算神经元脉冲信号示意图
我们现在用的所有通用芯片,从手机里的SoC到数据中心的GPU,走的都是冯·诺依曼架构的路子——计算和存储是分开的两个部分。你要算个东西,得先把数据从存储里搬到计算单元,算完再搬回去。 数据小的时候还好,数据一大,来回搬的过程就特别浪费电。还慢。 类脑计算改的就是这个路数。它模仿人脑里神经元干活的方式:只有收到足够强的信号,神经元才会发出脉冲传递信息,没有信号的时候就待着不动,几乎不耗电。信息传递和处理本身,就是在同一个地方完成的,不用来回挪。 你说它是“类脑”,其实只是模仿了人脑最基础的工作机制,不是说要真的长出额叶、海马体,更不是直接造个能思考的人脑出来。 好多营销号吹“类脑计算实现强人工智能”,听听就得了。对吧。

类脑计算真正要解决的,藏在数据中心的冷风机里

你有没有刷到过新闻,说现在训练一个大语言模型,要烧掉几千万度电? 那些数据中心,为了给GPU降温,冷风机24小时猛吹,进去的人两分钟就得冻得出来。我前年去过一次长三角的某个大型算力中心,出来的时候外套都湿了,是冻出来的鸡皮疙瘩带的潮气。 整个数据中心的能耗里,差不多三分之一都用来降温了。这还没算计算本身烧的电。 人脑呢?你一天二十四小时不停想事,连做梦带发呆,总共才耗不到25瓦电。比你手机亮屏半天耗的还少。 就冲这一点,类脑计算的吸引力就没人能拒绝。
传统冯诺依曼架构数据流向图
传统冯诺依曼架构数据流向图
不过话说回来,很多人以为类脑就是用来替代GPU训练大模型的,这其实也是个误区。 最早能落地的类脑应用,肯定不会在超算中心,反而在我们天天带在身上的小设备里。 比如你戴的智能助听器,现在要过滤背景噪音、放大你对面人的说话声,要么得连手机云端算,延迟高,还怕没信号;要么本地用传统芯片算,开俩小时就没电了。要是换一块指甲盖大的类脑芯片,本地实时算,能用好几天不充电。 再比如植入式的脑机接口设备,用来治癫痫或者帮助瘫痪病人活动的,传统芯片功耗高,放脑子里容易发热,灼伤周围的神经组织。类脑芯片低功耗的优势,刚好卡中了这个别人碰不了的痛点。 这些需求早就有,只是之前没人找到更合适的解法。

吹得越高,摔得越疼,落地哪有那么容易

吹得越高,摔得越疼,落地哪有那么容易
吹得越高,摔得越疼,落地哪有那么容易
现在打开创投圈的报道,到处都是“类脑计算即将颠覆芯片行业”的说法。 那天我问那个老大哥,你们现在的芯片,能大规模卖了吗?他笑了笑,喝了一口凉透的矿泉水,没直接回答。 你不知道,这里面的坑,比你能想到的多太多。 第一个坎就是成本。现在主流的类脑芯片,很多要用到新的存储器件,良率上不去,一片的成本是传统同规格芯片的好几倍,除了科研机构和特殊项目,没人买得起。 还有生态。我们现在所有的AI软件、模型,全都是给传统架构写的。你换了类脑架构,原来的模型改都改不动,谁愿意花几个亿把自己已经跑顺的模型全迁移过来? 就连科研圈,现在好多论文里演示的类脑成果,都只能跑几个预先设计好的简单任务,换个复杂点的大模型,性能掉得比过山车还快。 说白了,很多炒作出来的成果,也就只能在实验室的聚光灯下亮个相。真拿到真实场景里用,立马露馅。 我其实挺能理解这种浮躁。摩尔定律走了这么多年,现在大家都感觉到,堆晶体管的路子快走到头了,总得找下一个方向。类脑作为新架构的热门方向,被资本吹上天也正常。 但也不能因为方向对,就把还没影的事说得跟明天就能用上一样。对吧。 那天老大哥说,他们团队五年流了三次片,每次都改设计,到第三次才把功耗降到了预期的一半,中间失败的那两次,烧掉的钱够给整个团队发两年工资。这种坑,没人会写在通稿里。 我之前参加一个小范围的沙龙,有个做神经科学的老师说,我们研究人脑,不是为了复制一个人脑出来,是为了从人脑里偷点灵感,让计算变得更高效,更便宜,更能用在我们需要的地方。 说不定再过十年,你不会在新闻发布会的PPT上看到“类脑计算”这四个大字吹得震天响,但你戴的助听器、你家里的智能门锁、医院里给你做检查的小型设备里,早就悄悄用上了类脑芯片。 它不会一下子给你变出一个比人还聪明的AI。但会悄悄改变很多不起眼的小事。 这样就够了。

作者|科技

排版|科技

审核|安然

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