人工智能迎来迭代升级 亿级神经元类脑计算机亮相 真正“像大脑一样思考” 类脑智能来了

　　1.6米高的三个标准机柜并排而立，黑色的外壳给人酷酷的感觉，红色的信号灯不停地闪烁，靠得近些似乎能听到里面脉冲信号飞速奔跑的声音。

　　1日，浙江大学联合之江实验室宣布，共同研制成功了我国首台基于自主知识产权类脑芯片的类脑计算机(Darwin Mouse)。

　　这台类脑计算机包含792颗浙江大学研制的达尔文2代类脑芯片，支持1.2亿脉冲神经元、近千亿神经突触，与小鼠大脑神经元数量规模相当，典型运行功耗只需要350-500瓦，同时它也是目前国际上神经元规模最大的类脑计算机。

　　类脑计算打破冯·诺依曼架构禁锢

　　对于如今在工作生活各个领域中早已司空见惯的计算机，或许大家已经忘了最初科学家是想通过机器模拟出一个人类大脑。

　　然而计算机的发展，在当时选择了以数值计算见长的冯·诺依曼架构，也就是以数字加减乘除的方式来进行信息架构。随着摩尔定理逐渐失效，冯·诺依曼架构带来的局限日益明显，存储墙、功耗墙、智能提升等问题，让当前计算机发展面临重大挑战。

　　研究团队负责人、浙江大学计算机科学与技术学院教授潘纲说，数据驱动的智能算法、训练需要海量样本与密集计算，但举一反三、自我学习等高级能力比较差，“现在的机器智能离人的智能差得还很远。”

　　如何突破现有计算运行方式导致的计算机瓶颈?

　　全球科学家们再次将目光瞄准到模仿生物大脑这个最初的梦想，通过模拟人脑结构与运算机制来发展新的计算技术，以期实现高能效与高智能水平的计算。

　　近年来，浙江大学聚焦人类智能与机器智能等核心领域，实施了简称为“双脑计划”的脑科学与人工智能会聚研究计划。

　　2015年和2019年，浙江大学分别研制成功达尔文1代和达尔文2代类脑计算芯片，用芯片去模拟大脑神经网络的结构与功能机制，在图像、视频、自然语言的模糊处理中具有优势。而这次的成果是将792颗基于我国自主产权的达尔文2代类脑计算芯片集成在3台1.6米高的标准服务器机箱中，形成了一台强大的机架式类脑计算机。

　　软硬兼施真正“像大脑一样思考”

　　有了硬件，还得有软件。项目研究骨干金孝飞介绍，每颗芯片上有15万个神经元，每4颗芯片做成一块板子，若干块板子再连接起来成为一个模块。这台类脑计算机就是这样像搭积木一样搭起来。

　　说起来容易，可要让这么多神经元能够互联并且可拓展从而实现高效的联动组合，同时要把杂乱无章的信息流有序分配到对应的功能脑区，可不那么简单。

　　为此，科研人员专门研发了一个面向类脑计算机的类脑操作系统——达尔文类脑操作系统(Darwin OS)。

　　项目研究骨干吕攀介绍说：“目前达尔文类脑操作系统的功能任务切换时间达微秒级，可支持亿级类脑硬件资源管理。”

　　由此，类脑计算机研究的价值真正得以实现——既可以应用于生活中的智能任务处理，也可以应用于神经科学研究，为神经科学家提供更快更大规模的仿真工具，提供探索大脑工作机理的新实验手段。

　　研究人员介绍，目前该类脑计算机已经实现了多种智能任务，例如将类脑计算机作为智能中枢，实现抗洪抢险场景下

　　多个机器人协同工作;模拟不同脑区建立神经模型，为科学研究提供更快更大规模的仿真工具;实现“意念打字”，对脑电信号进行实时解码等。

　　继续迭代 迈向通用人工智能新可能

　　2017年计算机图灵奖的得主大卫·帕特森和约翰·轩尼诗表示说，“未来十年是计算架构发展的黄金十年。”

　　当前，传统计算架构的“旧神”正迎来挑战，全新计算架构的“新神”尚未确立，而类脑计算正是试图争夺全新计算架构的“新神”之一。

　　现在，全球主要发达地区的国家、高校和技术公司都已经摩拳擦掌，纷纷开始类脑计算和类脑智能的研究。

　　日本在2008年就提出了“脑科学战略研究项目”，重点开展脑机接口、脑计算机研发和神经信息相关的理论构建;欧盟在2013年提出“人类脑计划”(HBP)，重点开展人脑模拟、神经形态计算、神经机器人等领域研究;美国也同时启动了“BRAIN计划”，将大脑结构图建立、类脑相关理论建模、脑机接口等列为研发重点;韩国在2016年发布《脑科学研究战略》，重视脑神经信息学、脑工程学、人工神经网络、大脑仿真计算机等领域的研发。

　　全球顶尖高校和技术公司也加入了类脑计算和类脑智能的布局。IBM推出了TrueNorth类脑芯片，试图抢先打造类脑计算系统;微软提出了意识网络架构，声称是具备可解释性的新型类脑系统;谷歌在现有谷歌大脑基础上结合医学、生物学积极布局人工智能。

　　我国积极加速类脑智能计划。2017年，国务院《新一代人工智能发展规划》提出2030年类脑智能领域取得重大突破的发展目标。2017、2018年，我国分别成立了类脑智能技术及应用国家工程实验室、北京脑科学与类脑研究中心，形成了“南脑北脑”共同快速发展的格局。

　　当然，现在类脑计算的发展仍然处在初期的探索阶段。别看现在的类脑计算机是个“大块头”，科学家们表示，随着达尔文芯片及其他硬件的不断迭代升级，体积缩小将指日可待。未来类脑计算机或将植入手机、机器人，产生新的智能服务体验。(综合新华社、钱江晚报等报道)

　　●名词解释

　　何谓类脑计算

　　生物大脑在与环境相互作用过程中能够自然产生不同的智能行为，包括语音理解、视觉识别、决策任务、操作控制等，而且消耗的能量非常低。自然界中，很多神经元远低于100万的昆虫就能做到实时目标跟踪、路径规划、导航和障碍物躲避。

　　潘纲介绍说，用硬件及软件模拟大脑神经网络的结构与运行机制，构造一种全新的人工智能系统，这种颠覆传统计算架构的新型计算模式，就是类脑计算。

　　类脑计算特点在于存算一体、事件驱动、高度并行等，是国际学术界与工业界的研究焦点，更是重要的科技战略，“类脑计算已被看作是解决人工智能等计算难题的重要路径之一。”