南方財(cái)經(jīng)全媒體記者彭敏靜，實(shí)習(xí)生王美元 珠海報(bào)道
腦科學(xué)研究成為當(dāng)前全球科技競(jìng)爭(zhēng)的重要焦點(diǎn)之一，美國、歐洲、日本相繼啟動(dòng)了各自的腦科學(xué)計(jì)劃，我國也于2016年正式啟動(dòng)“中國腦計(jì)劃”。
類腦智能的概念由美國科學(xué)家Carver Mead在上世紀(jì)80年代末首次提出，是指受大腦神經(jīng)運(yùn)行機(jī)制和認(rèn)知行為機(jī)制啟發(fā)，以計(jì)算建模為手段，通過軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)的機(jī)器智能，是發(fā)展人工通用智能的計(jì)算基石。
根據(jù)QYResearch發(fā)布的《2021-2027中國類腦計(jì)算芯片市場(chǎng)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)》，2020年，全球類腦智能芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到6.36百萬美元，中國類腦智能芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到0.10百萬美元，并預(yù)計(jì)2027年全球類腦智能芯片規(guī)模將達(dá)到31億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為80.1%。
類腦智能研發(fā)有何進(jìn)展和瓶頸？商業(yè)化進(jìn)展如何？還需要突破哪些壁壘？為此，近日南方財(cái)經(jīng)全媒體記者專訪了中國科學(xué)院院士、廣東省智能科學(xué)與技術(shù)研究院院長(zhǎng)張旭。
（中國科學(xué)院院士、廣東省智能科學(xué)與技術(shù)研究院院長(zhǎng)張旭，資料圖片）
多學(xué)科交叉融合是關(guān)鍵
芯片是應(yīng)用研發(fā)的基本硬件，人腦的神經(jīng)元數(shù)量約有600億-1000億之多，但目前世界上最大的類腦芯片只達(dá)到億級(jí)神經(jīng)元，限制了類腦智能的效能。
張旭告訴南方財(cái)經(jīng)全媒體記者，我國要在類腦智能領(lǐng)域走在國際前沿，研制理想的類腦芯片，需要在多個(gè)學(xué)科中尋找突破口。
“首先是人工神經(jīng)元，它是類腦科學(xué)原理、神經(jīng)科學(xué)原理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、類腦智能算法等各方面融合研發(fā)的產(chǎn)物。其次是把這些神經(jīng)元連接起來，形成一個(gè)能夠處理信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這需要腦科學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、數(shù)學(xué)家等信息技術(shù)的設(shè)計(jì)人員、芯片設(shè)計(jì)人員共同努力。”張旭說。
在張旭看來，當(dāng)前類腦芯片的研發(fā)不只是限于神經(jīng)元的數(shù)量、芯片的算力，它是一個(gè)不斷發(fā)展的體系，關(guān)鍵在于各學(xué)科相互融合、相互交流，去研究如何設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。只有這個(gè)體系做大做強(qiáng)了，類腦芯片才能得到真正的進(jìn)步和長(zhǎng)足的發(fā)展。
實(shí)際上，這一體系做大做強(qiáng)，離不開不斷的摸索和檢驗(yàn)。
“以往，受限于科技水平，我們?cè)陬惸X技術(shù)方面缺乏相應(yīng)積累。現(xiàn)在，大家逐漸研究出共同的想法和做法，比如把生物體大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計(jì)為集成電路的芯片體系。”張旭說。
目前，我國多所高校陸續(xù)成立類腦智能研究中心，開展類腦智能研究。2014年，清華大學(xué)成立類腦計(jì)算研究中心；2015年，中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所成立類腦智能研究中心；2018年，北京腦科學(xué)與類腦研究中心和上海腦科學(xué)與類腦研究中心先后成立。
要實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的交叉融合，就離不開多學(xué)科人才的支持和協(xié)作。張旭表示，科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)，就是要解決人才問題，沒有第二條出路。
據(jù)南方財(cái)經(jīng)全媒體記者不完全統(tǒng)計(jì)，北京、上海、深圳、杭州、武漢等不少城市已將類腦智能納入城市規(guī)劃。2021年12月，《上海市人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》明確將“前瞻布局類腦芯片，探索基于憶阻器的存算一體芯片，推動(dòng)算力突破發(fā)展”；2022年8月，深圳市光明區(qū)發(fā)布全國首個(gè)腦科學(xué)和類腦智能領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)扶持政策，著力打造全球腦科學(xué)與類腦智能創(chuàng)新策源地和產(chǎn)業(yè)集聚地；2023年1月，武漢《政府工作報(bào)告》提出，要加快培育類腦智能等新增長(zhǎng)點(diǎn)，推動(dòng)元宇宙、人工智能等產(chǎn)業(yè)加速成長(zhǎng)。
“相比于其他城市，橫琴擁有優(yōu)異的科研和生活環(huán)境，可以同時(shí)發(fā)揮廣東聯(lián)結(jié)內(nèi)地的優(yōu)勢(shì)和澳門地區(qū)的國際化優(yōu)勢(shì)，還有人才政策支持，具有發(fā)展類腦智能的潛力。”張旭說。
類腦智能商業(yè)化有多遠(yuǎn)？
類腦芯片是人工智能芯片中的一種架構(gòu)，它模擬人腦進(jìn)行設(shè)計(jì)，相比于傳統(tǒng)芯片，在功耗和學(xué)習(xí)能力上具有更大優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，人工智能芯片的應(yīng)用市場(chǎng)較為廣泛，包括5G通信、自動(dòng)駕駛、智能手機(jī)、無人機(jī)、智能安防等領(lǐng)域。
“類腦智能未來應(yīng)用廣泛，在細(xì)分領(lǐng)域中，類腦智能對(duì)突發(fā)事件的跟蹤更靈敏、更快速。”張旭舉例，在夜晚，機(jī)動(dòng)車視野中突然跑過人或是動(dòng)物或是車，目前普通的車載裝備很難及時(shí)捕捉到這個(gè)事件，但類腦芯片能夠清晰捕捉。
復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院副院長(zhǎng)林偉曾表示，類腦智能還處在研發(fā)階段，嚴(yán)格意義上來說，目前生活中并沒有常見的類腦智能應(yīng)用案例。
近年來，各國企業(yè)正逐步布局類腦智能。IBM圍繞Watson系統(tǒng)和TrueNorth類腦芯片，意圖搶先打造類腦智能生態(tài)系統(tǒng)；微軟提出意識(shí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，聲稱是具備可解釋性的新型類腦系統(tǒng)。我國靈汐科技也在2021年成功量產(chǎn)新一代類腦智能芯片-領(lǐng)啟KA200，主要應(yīng)用于機(jī)器學(xué)習(xí)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）、脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SNN）的計(jì)算加速和腦科學(xué)研究。
張旭告訴南方財(cái)經(jīng)全媒體記者，類腦智能的發(fā)展，本質(zhì)上是市場(chǎng)行為，研究院和企業(yè)各有分工。
“研究院主要做基礎(chǔ)研究、核心技術(shù)早期研發(fā)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)的推動(dòng)，它會(huì)派生出一些相關(guān)的企業(yè)，企業(yè)來做產(chǎn)品研究、產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)、市場(chǎng)所需要的產(chǎn)業(yè)級(jí)技術(shù)研究。任何一個(gè)企業(yè)要長(zhǎng)期可持續(xù)性地占有市場(chǎng)，沒有獨(dú)到的技術(shù)和產(chǎn)品，那是不可能的。”張旭說。
在不少業(yè)內(nèi)人士看來，商業(yè)化進(jìn)程較緩慢的局限是現(xiàn)在的模型還不能完全模擬大腦復(fù)雜的多腦區(qū)結(jié)構(gòu)。例如，目前的深度學(xué)習(xí)，只能模擬視覺識(shí)別、語音識(shí)別等單一腦區(qū)，但難以實(shí)現(xiàn)多腦區(qū)之間聯(lián)合學(xué)習(xí)的能力。
談及未來趨勢(shì)，張旭告訴南方財(cái)經(jīng)全媒體記者，從科技研發(fā)到技術(shù)應(yīng)用，類腦智能都是未來趨勢(shì)、是前沿領(lǐng)域。未來，國際類腦智能發(fā)展將加速類腦智能技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)，突破腦機(jī)接口技術(shù)，注重利用神經(jīng)形態(tài)計(jì)算模擬人類大腦處理信息的過程。
（作者：南方財(cái)經(jīng)全媒體彭敏靜 編輯：和佳）
本文轉(zhuǎn)自:21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道
