“天機(jī)”類腦芯片，到底在“類”什么？

人人都驚嘆大腦有多神奇！

你騎車趕路時(shí)，大腦同時(shí)調(diào)控身體平衡、識(shí)別路況，還能和同伴閑聊。人腦為何擅長多任務(wù)并行？想要成為類腦人工智能科學(xué)家，又該做好哪些準(zhǔn)備？

人腦VS傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)

從圖中可以看出，我們的大腦和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的工作方式完全不同。傳統(tǒng)電腦就像一個(gè)超級(jí)快速但很死板的計(jì)算器，它的“大腦”（CPU）和“記憶”（內(nèi)存）是分開的，信息需要在它們之間來回傳遞。而我們的大腦就完全不一樣了，每個(gè)神經(jīng)元既能思考又能記憶。

從科幻到現(xiàn)實(shí)

正是因?yàn)榭吹搅舜竽X的這些神奇特點(diǎn)，科學(xué)家們開始思考：能不能讓計(jì)算機(jī)也像人腦一樣工作呢？這就是類腦計(jì)算的核心思想。類腦計(jì)算是指仿真、模擬和借鑒大腦神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程來設(shè)計(jì)全新的計(jì)算機(jī)，它不再追求更快的運(yùn)算速度或更大的存儲(chǔ)容量，而是要?jiǎng)?chuàng)造能夠?qū)崿F(xiàn)類似大腦運(yùn)行方式的智能機(jī)器。

“天機(jī)”的類腦芯片(供圖／莫宏偉)

這個(gè)想法聽起來很科幻，但科學(xué)家已經(jīng)取得了令人振奮的成果。2019年，清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一款名為“天機(jī)”的類腦芯片，并且讓它控制一輛自行車。這輛特殊的自行車簡直就像有了自己的大腦一樣：你對(duì)它說“向前走”，它就能理解語音指令開始前進(jìn)；遇到障礙物時(shí)，它會(huì)自動(dòng)繞行；看到指定的人時(shí)，它會(huì)主動(dòng)跟隨，而且在整個(gè)過程中始終保持完美的平衡。

如果說“天機(jī)”芯片還是在硅芯片基礎(chǔ)上模擬大腦，那么2025年問世的生物類腦計(jì)算機(jī)CL1就更接近真實(shí)的大腦了。每臺(tái)CL1都包含了80萬個(gè)真正的人類神經(jīng)元，這些神經(jīng)元來自成年捐獻(xiàn)者的皮膚或血液樣品，經(jīng)過特殊的重編程技術(shù)轉(zhuǎn)化而來。在CL1運(yùn)行過程中，這些神經(jīng)元會(huì)不斷發(fā)射信號(hào)、解讀信息，并從每次交互中學(xué)習(xí)適應(yīng)，展現(xiàn)出極高的靈活性。最令人驚嘆的是，一臺(tái)CL1服務(wù)器只消耗850～1000瓦特的電力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于數(shù)據(jù)中心運(yùn)行大模型任務(wù)所需的數(shù)十千瓦功耗。

成長路徑小貼士

看到這里，也許你會(huì)想：這個(gè)領(lǐng)域聽起來太酷了，我將來也想從事類腦智能研究，應(yīng)該怎么準(zhǔn)備呢？

數(shù)學(xué)

數(shù)學(xué)是絕對(duì)繞不開的基礎(chǔ)。很多數(shù)學(xué)知識(shí)看似抽象，但它們就像建造摩天大樓不可或缺的鋼筋框架，缺少它們，再宏偉的構(gòu)想都只是空中樓閣。

生物學(xué)

深入了解生物學(xué)特別是神經(jīng)科學(xué)也至關(guān)重要。只有真正理解了生物大腦的奧秘，才能設(shè)計(jì)出真正智能的類腦計(jì)算機(jī)。

實(shí)踐動(dòng)手能力

實(shí)踐動(dòng)手能力同樣重要。你可以從參加編程比賽開始，鍛煉解決復(fù)雜問題的能力；嘗試制作一些有趣的小項(xiàng)目，例如用Arduino制作能避障的智能小車。這些項(xiàng)目雖然簡單，但能讓你體驗(yàn)從想法到實(shí)現(xiàn)的完整過程，培養(yǎng)工程思維。

類腦計(jì)算本質(zhì)上是一個(gè)跨學(xué)科領(lǐng)域，需要你具備跨學(xué)科思維能力。要培養(yǎng)從多個(gè)角度思考問題的習(xí)慣，學(xué)會(huì)將不同學(xué)科的知識(shí)融會(huì)貫通。這就像做菜，單一的食材或許平淡無味，但巧妙的搭配卻能烹制出美味佳肴。

《知識(shí)就是力量》喜迎創(chuàng)刊70周年，科學(xué)藝術(shù)作品征集

七十載薪火相傳，科普路初心如磐。為落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于深入實(shí)施“人工智能+”行動(dòng)的意見》，值《知識(shí)就是力量》創(chuàng)刊70周年之際，誠邀社會(huì)各界以AI為翼、以創(chuàng)意為橋，用音樂、舞臺(tái)劇、詩畫等形式賦能科學(xué)傳播，讓知識(shí)的力量浸潤人心，為構(gòu)建新時(shí)代科普生態(tài)、注入創(chuàng)意動(dòng)能。

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責(zé)任編輯｜趙青云 李雅欣

運(yùn)營編輯｜李雅欣

質(zhì)量審核 | 原飛燕

圖文來源 | 《知識(shí)就是力量》雜志《類腦人工智能科學(xué)家養(yǎng)成記》，撰文/莫宏偉（哈爾濱工程大學(xué)智能科學(xué)與工程學(xué)院），原文有刪改，原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請注明來源。

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