記者 俞陶然

  隨著大模型的興起，人工智能進(jìn)入了飛速發(fā)展階段。然而當(dāng)“規(guī)模定律”（Scaling Law）接近極限，大模型的性能提升之路已面臨瓶頸。如何突破這個(gè)瓶頸？科學(xué)界認(rèn)為，類(lèi)腦智能是實(shí)現(xiàn)下一代人工智能的顛覆性路徑。

  4月18日，2025全國(guó)類(lèi)腦智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展推進(jìn)會(huì)在上海舉行，眾多科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界人士出席。大會(huì)上，類(lèi)腦智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟、類(lèi)腦智能未來(lái)產(chǎn)業(yè)基金矩陣發(fā)起成立，上海類(lèi)腦智能未來(lái)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)在楊浦區(qū)啟動(dòng)建設(shè)。瞄準(zhǔn)這一未來(lái)產(chǎn)業(yè)，市科委正在開(kāi)展體系化布局，加快全過(guò)程創(chuàng)新、全鏈條推進(jìn)和全要素配置。

  突破AI“規(guī)模定律”限制

  類(lèi)腦智能，是以模擬大腦的神經(jīng)結(jié)構(gòu)和認(rèn)知原理為核心，使計(jì)算系統(tǒng)具有類(lèi)似人類(lèi)的感知、推理和學(xué)習(xí)能力。

  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這一人工智能重大突破的起點(diǎn)是類(lèi)腦研究。“2024年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主霍普菲爾德是人工智能的先驅(qū)，他發(fā)明的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由大量模擬神經(jīng)元的節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成，具有記憶功能和大腦可塑性特點(diǎn)。”中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心學(xué)術(shù)主任蒲慕明說(shuō)。

  然而此后，人工智能的發(fā)展與類(lèi)腦智能漸行漸遠(yuǎn)。

  比如，大模型的結(jié)構(gòu)就與人腦差異較大。其發(fā)展遵循“規(guī)模定律”，即模型性能隨著參數(shù)量的增加而提升，也隨著預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)量的增加而提升。目前，這個(gè)定律遇到了算力和數(shù)據(jù)的瓶頸，大模型的性能提升幅度已明顯放緩。

  能耗也是一個(gè)突出問(wèn)題，預(yù)訓(xùn)練大模型的耗電量非常大。OpenAI訓(xùn)練GPT-4時(shí)，用了約2.5萬(wàn)塊GPU，每塊GPU的功耗是400瓦，完成一次訓(xùn)練需要三個(gè)月，耗電量高達(dá)2.4億千瓦時(shí)。

  與GPU相比，人腦的功耗低得多，僅20瓦左右。研究類(lèi)腦芯片的復(fù)旦大學(xué)教授鄒卓解釋?zhuān)四X約有860億個(gè)神經(jīng)元，通過(guò)海量的神經(jīng)突觸傳遞信號(hào)，具有稀疏激活、大規(guī)模并行的特點(diǎn)。

  “我們要借鑒大腦的結(jié)構(gòu)和計(jì)算特點(diǎn)，讓人工智能突破算力、數(shù)據(jù)和參數(shù)規(guī)模的限制，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的通用人工智能。”蒲慕明說(shuō)，“布局類(lèi)腦智能技術(shù)研發(fā)，對(duì)我國(guó)人工智能發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。”

  神經(jīng)形態(tài)芯片模擬突觸傳遞

  2017年，上海在全國(guó)率先開(kāi)展類(lèi)腦智能布局，通過(guò)深化基礎(chǔ)原創(chuàng)理論研究、加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)、承接國(guó)家重大戰(zhàn)略任務(wù)等舉措，在類(lèi)腦計(jì)算芯片、類(lèi)腦視覺(jué)系統(tǒng)研發(fā)等領(lǐng)域取得了重要成果。去年以來(lái)，市科委進(jìn)一步增強(qiáng)戰(zhàn)略敏捷和戰(zhàn)略主動(dòng)，體系化布局類(lèi)腦智能前沿技術(shù)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)。

  在類(lèi)腦計(jì)算芯片領(lǐng)域，鄒卓團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)基于脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)形態(tài)芯片。這種芯片是未來(lái)類(lèi)腦計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，用大規(guī)模并行處理單元模擬大腦神經(jīng)元，并用網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)模擬突觸傳遞。“脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)單比特脈沖計(jì)算，把復(fù)雜的乘加運(yùn)算簡(jiǎn)化為累加運(yùn)算，從而有效地降低芯片的計(jì)算功耗。”鄒卓說(shuō)，“它還具有事件驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，輸入刺激時(shí)才會(huì)動(dòng)態(tài)激活局部網(wǎng)絡(luò)，完成分布式計(jì)算。就像我們的視覺(jué)，能更敏感地捕捉到運(yùn)動(dòng)的物體。”憑借這些優(yōu)勢(shì)，類(lèi)腦計(jì)算芯片與CPU、GPU等傳統(tǒng)芯片相比，有望實(shí)現(xiàn)1—2個(gè)數(shù)量級(jí)的能效提升。

  在類(lèi)腦計(jì)算芯片研發(fā)過(guò)程中，鄒卓團(tuán)隊(duì)與新氦類(lèi)腦智能公司長(zhǎng)期合作。這是一家入駐上海類(lèi)腦智能未來(lái)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，在市、區(qū)兩級(jí)政府支持下，新氦類(lèi)腦智能建設(shè)了類(lèi)腦計(jì)算芯片原型驗(yàn)證平臺(tái)，支持復(fù)旦大學(xué)、曦智科技等高校院所和企業(yè)研制出新一代芯片的原型樣機(jī)，節(jié)省了大量研發(fā)成本。鄒卓認(rèn)為，取得類(lèi)腦智能研究成果后，下一步要走產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)道路，引導(dǎo)越來(lái)越多的企業(yè)進(jìn)入這條新賽道。

  當(dāng)天發(fā)起成立的類(lèi)腦智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟，集聚了一批產(chǎn)業(yè)界先行者，既有靈汐科技、時(shí)識(shí)科技等類(lèi)腦智能技術(shù)研發(fā)企業(yè)，也有中電?？?、華為、長(zhǎng)安汽車(chē)等技術(shù)應(yīng)用企業(yè)。聯(lián)盟聯(lián)席秘書(shū)長(zhǎng)、中國(guó)信通院上海工創(chuàng)中心總經(jīng)理鄭忠斌說(shuō)，聯(lián)盟將牽頭制定類(lèi)腦智能標(biāo)準(zhǔn)體系、構(gòu)建類(lèi)腦智能數(shù)據(jù)集，探索智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)、具身智能機(jī)器人、智能醫(yī)療終端等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。

  當(dāng)天亮相的類(lèi)腦智能未來(lái)產(chǎn)業(yè)基金矩陣，由上海未來(lái)產(chǎn)業(yè)基金、博康共贏基金、道禾基金、楊浦科創(chuàng)集團(tuán)等10家投資機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)起。

  蒲慕明預(yù)測(cè)，未來(lái)5—10年，擁有具身智能的人形機(jī)器人將成為類(lèi)腦智能最重要的應(yīng)用場(chǎng)景之一。他建議科研團(tuán)隊(duì)模擬人類(lèi)在兩歲前認(rèn)知外部世界的過(guò)程，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需求，為機(jī)器人建立特殊化的“世界模型”。“腦科學(xué)與人工智能研究應(yīng)進(jìn)一步融合”，這將加速推動(dòng)近年來(lái)的腦科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為算法、器件等類(lèi)腦智能成果，把更多的人腦優(yōu)勢(shì)移植到機(jī)器上。