浙江大學(xué)腦機(jī)智能全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近期震撼發(fā)布了名為“悟空”的全球最大規(guī)模類腦計(jì)算機(jī)，這一里程碑式的成就預(yù)示著類腦計(jì)算技術(shù)即將邁入一個(gè)嶄新的紀(jì)元。據(jù)悉，“悟空”擁有驚人的20億個(gè)脈沖神經(jīng)元以及1000億個(gè)突觸連接，這一數(shù)字首次在工程系統(tǒng)中逼近了獼猴大腦的神經(jīng)元數(shù)量，為人工智能與神經(jīng)科學(xué)兩大領(lǐng)域開辟了一條全新的探索道路。
“悟空”計(jì)算機(jī)的核心驅(qū)動(dòng)力源自960顆Darwin3代類腦芯片，這些芯片由浙江大學(xué)與之江實(shí)驗(yàn)室攜手研發(fā)，采用了前沿的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。不同于傳統(tǒng)計(jì)算芯片，Darwin3通過離散脈沖信號(hào)傳遞信息，更加貼近生物神經(jīng)元的工作原理。每顆芯片支持高達(dá)235萬個(gè)脈沖神經(jīng)元，處理能力遠(yuǎn)超以往。
Darwin3芯片的設(shè)計(jì)靈感源自于現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的核心理念，即神經(jīng)元作為大腦的基本功能單元。通過高度模擬人工神經(jīng)元和突觸，這些芯片能夠模擬人類大腦的決策、學(xué)習(xí)與記憶功能，為高效信息處理提供了創(chuàng)新的技術(shù)方案。芯片采用事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，僅在接收脈沖信號(hào)或執(zhí)行計(jì)算時(shí)激活相關(guān)模塊，每次突觸操作的能耗僅為5.47皮焦耳，能效表現(xiàn)極為出色。
在系統(tǒng)集成方面，“悟空”采用了創(chuàng)新的2.5D封裝技術(shù)，將64顆Darwin3芯片直接封裝在12英寸晶圓上，突破了傳統(tǒng)封裝方式的局限。這種設(shè)計(jì)不僅顯著提升了數(shù)據(jù)傳輸速度，還降低了通信功耗。整個(gè)系統(tǒng)由15臺(tái)刀片式神經(jīng)擬態(tài)服務(wù)器構(gòu)成，每臺(tái)服務(wù)器配備64顆芯片，模塊化設(shè)計(jì)賦予了“悟空”高度的可擴(kuò)展性和靈活性。
盡管擁有龐大的神經(jīng)元規(guī)模，“悟空”的功耗卻控制在了2000瓦以內(nèi)，這一能耗水平相較于傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)有著顯著提升，為類腦計(jì)算的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為了充分發(fā)揮硬件性能，研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分層資源管理架構(gòu)，結(jié)合智能調(diào)度機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)擬態(tài)任務(wù)的高效并行處理。
達(dá)爾文類腦操作系統(tǒng)能夠根據(jù)不同任務(wù)特性和系統(tǒng)資源狀況，動(dòng)態(tài)分配計(jì)算資源和通信帶寬，確保系統(tǒng)在處理復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)時(shí)的高效運(yùn)行。該系統(tǒng)還支持多種脈沖神經(jīng)元模型和學(xué)習(xí)規(guī)則，為研究人員提供了靈活多樣的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。標(biāo)準(zhǔn)化的接口和開發(fā)工具使得用戶可以輕松部署和測試各種類腦算法。
“悟空”計(jì)算機(jī)已在多個(gè)實(shí)際應(yīng)用場景中展現(xiàn)出了卓越的能力。實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人潘綱教授透露，團(tuán)隊(duì)已在該系統(tǒng)上成功部署了包括DeepSeek在內(nèi)的多個(gè)智能應(yīng)用，完成了邏輯推理、內(nèi)容生成及數(shù)學(xué)求解等復(fù)雜任務(wù)。更具科學(xué)價(jià)值的是，“悟空”能夠模擬不同神經(jīng)元規(guī)模的動(dòng)物大腦，從簡單的秀麗線蟲到復(fù)雜的獼猴大腦，為神經(jīng)科學(xué)家提供了前所未有的實(shí)驗(yàn)工具。
通過精確模擬不同動(dòng)物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，“悟空”有助于研究人員深入理解大腦的工作機(jī)制，探索神經(jīng)信息處理的基本原理。這對(duì)于揭示人類認(rèn)知功能、治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病等具有重要意義。這一成果不僅展示了中國在前沿科技領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，也引領(lǐng)了全球類腦計(jì)算技術(shù)的發(fā)展方向。
此前，全球最大的神經(jīng)擬態(tài)計(jì)算系統(tǒng)是Intel的Hala Point，擁有11.5億神經(jīng)元。而“悟空”的20億神經(jīng)元規(guī)模幾乎是其兩倍，實(shí)現(xiàn)了顯著的技術(shù)超越。從2020年發(fā)布的擁有1.2億神經(jīng)元的“Darwin Mouse（米奇）”到如今“悟空”的20億神經(jīng)元，浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)在類腦計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)積累持續(xù)展現(xiàn)，神經(jīng)元規(guī)模實(shí)現(xiàn)了近17倍的增長。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，“悟空”計(jì)算機(jī)有望在智能機(jī)器人、自動(dòng)駕駛、智能醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，推動(dòng)人工智能技術(shù)邁向更高水平。這一重大成果的誕生，標(biāo)志著類腦計(jì)算技術(shù)正逐步從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，為構(gòu)建更加智能的未來社會(huì)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
