浙大悟空类脑计算机刷新全球纪录：20亿神经元逼近猴脑，2000瓦功耗创能效新标杆

快速阅读: 浙江大学脑机智能全国重点实验室发布全球最大类脑计算机“悟空”，拥有20亿神经元和1000亿突触，采用创新2.5D封装技术和达尔文类脑操作系统，为AI和神经科学研究开辟新路径。

浙江大学脑机智能全国重点实验室正式发布全球规模 最大 的类脑计算机”Darwin Monkey(悟空)”,这一突破性成果标志着类脑计算技术迈入全新发展阶段。该计算机拥有超过20亿个脉冲神经元和1000亿突触连接, 首次 在工程系统中接近猕猴大脑的神经元规模,为人工智能和神经科学研究开辟了崭新路径。

技术架构:Darwin3芯片驱动的计算革命 悟空计算机的核心是960颗浙江大学与之江实验室联合研发的Darwin3代类脑芯片。这些芯片采用脉冲神经网络架构,通过离散脉冲信号传递信息,更真实地模拟了生物神经元的工作机制。每颗芯片支持高达235万个脉冲神经元,远超传统计算芯片的处理能力。

Darwin3芯片的设计理念基于现代神经科学的核心观点——神经元作为大脑的独立功能单元。通过人工神经元和突触的精密模拟,这些芯片能够实现类似人类大脑的决策、学习和记忆功能,为高效信息处理提供了全新的技术路径。

芯片采用事件驱动架构,只有在接收脉冲信号或执行计算任务时才会激活相关模块。这种设计使得每次突触操作的能耗仅为5.47皮焦耳,展现出极其优异的能效表现。相比传统计算架构,这种低功耗特性为大规模神经网络的实际部署提供了可能。

系统集成:先进封装技术实现高效互连 悟空计算机在系统集成方面采用了创新的2.5D封装技术。研究团队将64颗Darwin3芯片直接封装在一整块12英寸晶圆上,突破了传统封装方式的物理限制。这种设计使得所有芯片间的互连都在微纳米尺度内完成,大幅提升了数据传输速度并降低了通信功耗。

整个系统由15台刀片式神经拟态服务器组成,每台服务器搭载64颗Darwin3芯片。通过这种模块化设计,悟空计算机实现了高度的扩展性和灵活性,能够根据不同应用需求进行配置调整。

尽管拥有20亿神经元的庞大规模,整个系统的功耗控制在2000瓦以内。这一能耗水平相比传统 超级 计算机有了质的飞跃,为类脑计算的实用化部署奠定了基础。

软件生态:达尔文类脑操作系统 为了充分发挥硬件潜力,研究团队开发了配套的达尔文类脑操作系统。该系统采用分层资源管理架构,结合任务负载感知调度和动态时间片分配机制,实现了神经拟态任务的高效并行执行。

操作系统的智能调度功能能够根据不同任务的特征和系统资源状况,动态分配计算资源和通信带宽。这种优化机制确保了系统在处理复杂神经网络任务时能够保持高效运行状态。

系统还支持多种脉冲神经元模型和学习规则,为研究人员提供了灵活的实验平台。通过标准化的接口和开发工具,用户可以便捷地部署和测试各种类脑算法。

应用实践:从理论到实际的技术验证 悟空计算机已经在多个实际应用场景中展现出强大能力。实验室负责人潘纲教授介绍,团队已成功在该系统上部署了包括DeepSeek在内的多个智能应用,完成了逻辑推理、内容生成和数学求解等复杂任务。

更具科学价值的是,悟空计算机能够模拟不同神经元规模的动物大脑。从简单的秀丽线虫到复杂的猕猴大脑,该系统为神经科学家提供了前所未有的实验工具。这种跨物种的大脑模拟能力有望减少对活体动物实验的依赖,为脑科学研究开辟更加人道和高效的研究途径。

通过精确模拟不同动物的神经网络结构,研究人员能够深入理解大脑的工作机制,探索神经信息处理的基本原理。这对于理解人类认知功能、治疗神经系统疾病等具有重要意义。

国际地位:引领类脑计算发展方向 悟空计算机的发布使中国在类脑计算领域取得了重要的国际领先地位。此前,全球 最大 的神经拟态计算系统是Intel的Hala Point,拥有11.5亿神经元。悟空计算机的20亿神经元规模几乎是其两倍,实现了显著的技术跨越。

从技术发展轨迹来看,浙江大学团队在类脑计算领域有着持续的技术积累。2020年发布的”Darwin Mouse(米奇)”拥有1.2亿神经元,到如今悟空计算机的20亿神经元,神经元规模提升了近17倍,体现了技术快速迭代的强劲势头。

这一成果不仅展示了中国在前沿科技领域的创新实力,也为全球类脑计算技术的发展提供了重要参考。随着相关技术的不断成熟,预计将有更多国家和机构投入这一领域的研究。

未来前景:双重价值的技术创新 潘纲教授对悟空计算机的未来应用给出了明确定位。该系统将在两个方向发挥重要作用:一是作为人工智能发展的全新计算基础,为类脑AI算法提供高效的硬件平台;二是为神经科学研究提供强大的大脑模拟工具,帮助科学家更好地理解大脑工作机制。

在人工智能领域,悟空计算机有望推动类脑算法的发展,实现更加智能化、人性化的AI系统。通过模拟人脑的信息处理方式,这类系统在处理复杂认知任务时可能表现出更好的适应性和泛化能力。

在神经科学领域,该系统为研究大脑功能提供了前所未有的实验平台。通过精确控制神经网络参数,研究人员能够验证各种脑科学理论,探索认知功能的神经基础。

随着技术的不断发展,悟空计算机有望在智能机器人、自动驾驶、智能医疗等多个应用领域发挥重要作用,推动人工智能技术向更高层次发展。这一成果的诞生,标志着类脑计算技术正在从实验室走向实际应用,为构建更加智能的未来社会奠定了坚实基础。

参考资料:https://interestingengineering.com/science/china-world-largest-scale-brain-computer

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