計算機(jī)像人腦一樣工作?中國開啟類腦計算研究,或?qū)?gòu)建超級大腦

除了量子計算之外,在計算機(jī)架構(gòu)方面,中國開啟類腦計算研究,或?qū)?gòu)建超級大腦,而類腦計算機(jī)的最大特點,就是讓計算機(jī)像人腦一樣工作?研制成功之后的人造大腦有多厲害,可能徹底改變目前的計算機(jī)設(shè)計體系,西方也在斥巨資加快研究,看來競爭很激烈,那么中國還有多久能實現(xiàn)呢?類腦計算又被稱為神經(jīng)形態(tài)計算,是借鑒生物神經(jīng)系統(tǒng)信息處理模式和結(jié)構(gòu)的計算理論、體系結(jié)構(gòu)、芯片設(shè)計以及應(yīng)用模型與算法的總稱。

由于集成電路加工技術(shù)的不斷進(jìn)步,指導(dǎo)了現(xiàn)代計算機(jī)數(shù)十年發(fā)展歷程的摩爾定律即將失效,芯片的電路寬度已經(jīng)僅有幾個分子大小,材料理化性質(zhì)的變化,將會嚴(yán)重影響計算機(jī)的正常工作,傳統(tǒng)架構(gòu)的計算機(jī)已經(jīng)走進(jìn)了一條沒有發(fā)展未來的死胡同,而模擬人類大腦工作模式的類腦計算機(jī),則成為了未來一條行之有效的發(fā)展方向。
早在摩爾定律提出之前,類腦計算機(jī)的設(shè)想就已經(jīng)問世了,與現(xiàn)有計算機(jī)相比,人類大腦具有明顯優(yōu)勢,相比目前的任何一臺大型計算機(jī),人腦的功耗可以說是低的超乎想象,僅有20瓦左右,連超級計算機(jī)運作時功耗的一個零頭都不到,同時,人腦的容錯性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)計算機(jī),即使少部分神經(jīng)元死亡,也不會影響大腦整體的功能完好,只有當(dāng)大量的神經(jīng)元因為不可抗力而出現(xiàn)大面積損傷時,大腦才會停止工作。

除此之外,人類大腦對信息的并行處理能力很強(qiáng),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可塑性好,根據(jù)環(huán)境的變化,能夠靈活地進(jìn)行適應(yīng)和調(diào)整,學(xué)習(xí)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了死板的計算機(jī),而就算是自主學(xué)習(xí)的AI已經(jīng)成為了計算機(jī)技術(shù)的新一代發(fā)展方向,在人腦面前,這些AI的學(xué)習(xí)能力依然只能用笨拙來形容,如果計算機(jī)能夠模擬人腦的工作模式,帶來的不僅是飛躍性的算力提升,整個計算機(jī)領(lǐng)域,都將迎來一場顛覆性的技術(shù)革命。
目前,制約類腦計算機(jī)的發(fā)展的難題主要有3個,缺乏工作特性與神經(jīng)元相似的元器件,沒有適合類腦芯片工作的新型計算機(jī)架構(gòu),類腦芯片本身的能耗問題,雖然諸多科技強(qiáng)國都已經(jīng)開始了沖擊類腦計算機(jī)的研究工作,但是只要這三個問題無法獲得突破性進(jìn)展,就無法制造出哪怕是實驗性質(zhì)的類腦計算機(jī)。

在類腦計算機(jī)的開發(fā)制造方面,中國雖然起步較晚,但是發(fā)展水平已經(jīng)達(dá)到了世界頂尖水平,目前,全球性能最強(qiáng)大的類腦芯片已有百萬神經(jīng)元級的算力,而中國已經(jīng)成功制造出了擁有億級神經(jīng)元規(guī)模的類腦計算機(jī),神經(jīng)元總量居于世界第一,但是如此龐大的數(shù)字,僅僅只與一只小鼠的大腦基本持平,而人類大腦擁有的神經(jīng)元數(shù)量,保守估計達(dá)到了600-1000億個,想要讓計算機(jī)真正成為一臺超級大腦,無論是中國還是外國,都還有很長的路要走。