類腦人工智能科學(xué)家養(yǎng)成記

同學(xué)們，你們是否曾驚嘆于大腦的神奇？當(dāng)我們騎自行車時(shí)，大腦能同步完成身體平衡調(diào)控、路況障礙識別、和同伴互動交流，甚至還能思考當(dāng)天的作業(yè)。大腦為何能在多任務(wù)處理中如此游刃有余？若想成為一名類腦人工智能科學(xué)家，又需哪些努力？

人腦VS傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)

從圖中可以看出，我們的大腦和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的工作方式完全不同。傳統(tǒng)電腦就像一個超級快速但很死板的計(jì)算器，它的“大腦”（CPU）和“記憶”（內(nèi)存）是分開的，信息需要在它們之間來回傳遞。這就像你在思考數(shù)學(xué)題時(shí)，得先跑到圖書館去查公式，然后再回到座位上計(jì)算，效率自然不高。而我們的大腦就完全不一樣了，每個神經(jīng)元既能思考又能記憶，就像班級里的每個小朋友既是學(xué)生又是小老師，可以同時(shí)學(xué)習(xí)知識和分享經(jīng)驗(yàn)。

人腦約有1000億個神經(jīng)元，它們互相連接形成了一個極其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。雖然每個神經(jīng)元的工作速度比電腦芯片慢1000萬倍，但大腦卻能完成電腦做不到的神奇事情。最讓人驚訝的是，大腦只需要20瓦的功率，相當(dāng)于一個小燈泡的耗電量，就能完成復(fù)雜的思考、學(xué)習(xí)和創(chuàng)造任務(wù)。而超級計(jì)算機(jī)處理類似任務(wù)時(shí)，往往需要消耗幾萬瓦的電力，相當(dāng)于幾百個家庭的用電量。

從科幻到現(xiàn)實(shí)

正是因?yàn)榭吹搅舜竽X的這些神奇特點(diǎn)，科學(xué)家們開始思考：能不能讓計(jì)算機(jī)也像人腦一樣工作呢？這就是類腦計(jì)算的核心思想。類腦計(jì)算是指仿真、模擬和借鑒大腦神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程來設(shè)計(jì)全新的計(jì)算機(jī)，它不再追求更快的運(yùn)算速度或更大的存儲容量，而是要創(chuàng)造能夠?qū)崿F(xiàn)類似大腦運(yùn)行方式的智能機(jī)器。

這個想法聽起來很科幻，但科學(xué)家已經(jīng)取得了令人振奮的成果。2019年，清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一款名為“天機(jī)”的類腦芯片，并且讓它控制一輛自行車。這輛特殊的自行車簡直就像有了自己的大腦一樣：你對它說“向前走”，它就能理解語音指令開始前進(jìn)；遇到障礙物時(shí)，它會自動繞行；看到指定的人時(shí)，它會主動跟隨，而且在整個過程中始終保持完美的平衡。

如果說“天機(jī)”芯片還是在硅芯片基礎(chǔ)上模擬大腦，那么2025年問世的生物類腦計(jì)算機(jī)CL1就更接近真實(shí)的大腦了。每臺CL1都包含了80萬個真正的人類神經(jīng)元，這些神經(jīng)元來自成年捐獻(xiàn)者的皮膚或血液樣品，經(jīng)過特殊的重編程技術(shù)轉(zhuǎn)化而來。在CL1運(yùn)行過程中，這些神經(jīng)元會不斷發(fā)射信號、解讀信息，并從每次交互中學(xué)習(xí)適應(yīng)，展現(xiàn)出極高的靈活性。最令人驚嘆的是，一臺CL1服務(wù)器只消耗850～1000瓦特的電力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于數(shù)據(jù)中心運(yùn)行大模型任務(wù)所需的數(shù)十千瓦功耗。

成長路徑小貼士

看到這里，也許你會想：這個領(lǐng)域聽起來太酷了，我將來也想從事類腦智能研究，應(yīng)該怎么準(zhǔn)備呢？

首先，數(shù)學(xué)是絕對繞不開的基礎(chǔ)。很多數(shù)學(xué)知識看似抽象，但它們就像建造摩天大樓不可或缺的鋼筋框架，缺少它們，再宏偉的構(gòu)想都只是空中樓閣。除了數(shù)學(xué)，深入了解生物學(xué)特別是神經(jīng)科學(xué)也至關(guān)重要。只有真正理解了生物大腦的奧秘，才能設(shè)計(jì)出真正智能的類腦計(jì)算機(jī)。

實(shí)踐動手能力同樣重要。你可以從參加編程比賽開始，鍛煉解決復(fù)雜問題的能力；嘗試制作一些有趣的小項(xiàng)目，例如用Arduino制作能避障的智能小車。這些項(xiàng)目雖然簡單，但能讓你體驗(yàn)從想法到實(shí)現(xiàn)的完整過程，培養(yǎng)工程思維。

類腦計(jì)算本質(zhì)上是一個跨學(xué)科領(lǐng)域，需要你具備跨學(xué)科思維能力。要培養(yǎng)從多個角度思考問題的習(xí)慣，學(xué)會將不同學(xué)科的知識融會貫通。這就像做菜，單一的食材或許平淡無味，但巧妙的搭配卻能烹制出美味佳肴。

類腦計(jì)算是一個蘊(yùn)藏?zé)o限可能的神奇領(lǐng)域，不僅有助于我們更深入地探索大腦的奧秘，還能創(chuàng)造出前所未有的智能機(jī)器，為人類文明的發(fā)展開辟新的道路。希望未來，你也能成為推動類腦計(jì)算發(fā)展的科學(xué)家。

（責(zé)任編輯 / 段雯娟" 美術(shù)編輯 / 周游）