盍志尚

　　常年打球的张先生告诉《环球时报》记者：“在郑钦文夺冠前的这几年，网球运动在大众层面一直是向上走的态势，加入网球运动行列中的人不断增多。”张先生分析，这也许跟网球是隔网运动有关，因此在疫情期间受到欢迎。

　　6月17日，澎湃新闻（www.thepaper.cn）从陈政高同志多位亲友处获悉，住房和城乡建设部原部长、党组书记陈政高同志，因病于2024年6月16日在北京逝世，享年72岁。

henry發(fā)自凹非寺量子位|公眾號(hào)QbitAI

全球最大規(guī)模類腦計(jì)算機(jī)，浙大造！

浙江大學(xué)腦機(jī)智能全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了全球規(guī)模最大的類腦計(jì)算機(jī)——“DarwinMonkey（悟空）”。

這臺(tái)計(jì)算機(jī)采用第三代類腦芯片Darwin3構(gòu)建（該芯片由浙江大學(xué)聯(lián)合之江實(shí)驗(yàn)室于2023年研制成功），擁有超過(guò)20億個(gè)脈沖神經(jīng)元與突觸連接，首次在工程系統(tǒng)中逼近獼猴大腦的神經(jīng)元規(guī)模，并將系統(tǒng)消耗降低至2000瓦，是國(guó)際上首臺(tái)突破20億神經(jīng)元的神經(jīng)擬態(tài)類腦計(jì)算機(jī)。

據(jù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人潘綱教授介紹，團(tuán)隊(duì)已在該計(jì)算機(jī)上成功部署了多個(gè)智能應(yīng)用，它不僅可以運(yùn)行DeepSeek等類腦大模型，還可以模擬不同神經(jīng)元規(guī)模的動(dòng)物大腦。

可以說(shuō)，這一發(fā)明不僅在工程層面為人工智能的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，還將在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域?yàn)榻４竽X提供新的可能性。

全球最大的類腦計(jì)算機(jī)

被譽(yù)為現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)之父的圣地亞哥·拉蒙·卡哈爾，曾劃時(shí)代地指出“神經(jīng)元是大腦的獨(dú)立功能單元”。這一觀點(diǎn)不僅奠定了神經(jīng)元學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)，也為后來(lái)的類腦計(jì)算架構(gòu)提供了理論支持。

在人腦中，數(shù)百億個(gè)（約860億）神經(jīng)元協(xié)同傳遞信號(hào)，構(gòu)筑起了遠(yuǎn)超當(dāng)前人工智能系統(tǒng)的生物智能架構(gòu)。

為此，神經(jīng)擬態(tài)類腦計(jì)算試圖通過(guò)人工神經(jīng)元和突觸，模擬大腦的計(jì)算機(jī)制，讓智能系統(tǒng)模仿人類決策、學(xué)習(xí)和記憶等功能，從而實(shí)現(xiàn)更高效的信息處理。

“悟空”計(jì)算機(jī)就由此而來(lái)。

達(dá)爾文3代芯片

悟空計(jì)算機(jī)配備了960顆實(shí)驗(yàn)室自研的達(dá)爾文3代（Darwin3）類腦計(jì)算芯片，其支持的脈沖神經(jīng)元規(guī)模超過(guò)20億（人腦約有860億），可產(chǎn)生超過(guò)1000億個(gè)突觸。

達(dá)爾文3代芯片通過(guò)片上神經(jīng)元和突觸電路來(lái)模擬生物神經(jīng)元的行為，信息以“軸突”線上的離散脈沖（類似于生物神經(jīng)元的動(dòng)作電位）的形式傳遞，這種設(shè)計(jì)使得芯片能夠高效地處理時(shí)空信息。

每顆達(dá)爾文3代芯片支持超過(guò)235萬(wàn)個(gè)脈沖神經(jīng)元數(shù)億個(gè)突觸，并支持受大腦啟發(fā)的專用計(jì)算指令集和神經(jīng)擬態(tài)在線學(xué)習(xí)機(jī)制，這使其成為目前構(gòu)建的最大規(guī)模的神經(jīng)擬態(tài)類腦芯片之一。

（注：相較于傳統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Spikingneuralnetworks，SNN)使用離散的脈沖或信號(hào)而不是連續(xù)的值來(lái)表示和傳輸數(shù)據(jù)，從而更緊密地模擬生物神經(jīng)元的功能）

作為浙江大學(xué)與之江實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研制的第三代大規(guī)模神經(jīng)擬態(tài)芯片，其主要特點(diǎn)包括：

大規(guī)模神經(jīng)元系統(tǒng)互連與集成架構(gòu)

Darwin3是目前神經(jīng)元規(guī)模最大的數(shù)字式神經(jīng)擬態(tài)芯片之一，單芯片支持高達(dá)235萬(wàn)個(gè)脈沖神經(jīng)元。

它采用了24×24的二維計(jì)算節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格架構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以支持多達(dá)4096個(gè)脈沖神經(jīng)元。這種架構(gòu)不僅支持大規(guī)模神經(jīng)元的集成，還通過(guò)片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）實(shí)現(xiàn)了高效的節(jié)點(diǎn)間通信。

同時(shí)，Darwin3的設(shè)計(jì)允許通過(guò)片間通信模塊在四個(gè)方向上擴(kuò)展連接，支持構(gòu)建更大規(guī)模的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這種擴(kuò)展性使得多個(gè)Darwin3芯片可以集成到一個(gè)系統(tǒng)中，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的計(jì)算能力。

專用領(lǐng)域指令集（ISA）

Darwin3的ISA包括10條主指令，涵蓋載入/存儲(chǔ)操作、狀態(tài)變量更新、生成脈沖等基本操作，以及一些擴(kuò)展的算術(shù)和邏輯指令。這些指令能夠高效表達(dá)多種脈沖神經(jīng)元模型（如LIF、Izhikevich等）和學(xué)習(xí)規(guī)則（如STDP及其變體）。

通過(guò)將常見(jiàn)操作合并到單條指令中，Darwin3的ISA不僅減少了指令存儲(chǔ)需求，還顯著降低了指令解碼時(shí)間，提高了計(jì)算效率。

連接拓?fù)涓咝嚎s

Darwin3采用了一種創(chuàng)新的連接表示機(jī)制，能夠?qū)ΤＲ?jiàn)卷積、全連接、群組等多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靈活壓縮。這種機(jī)制通過(guò)優(yōu)化連接信息的存儲(chǔ)方式，顯著減少了存儲(chǔ)開(kāi)銷。

此外，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，Darwin3的最大扇入（Fan-in）和扇出（Fan-out）能力分別提升了1024倍和2048倍。這種能力的提升使得芯片能夠支持更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，同時(shí)減少了對(duì)物理存儲(chǔ)的需求。

事件驅(qū)動(dòng)、低功耗

Darwin3采用事件驅(qū)動(dòng)（Event-Driven）架構(gòu)，只有在脈沖到來(lái)或需要進(jìn)行計(jì)算時(shí)才會(huì)激活相關(guān)模塊。這種設(shè)計(jì)顯著降低了芯片的功耗。

在測(cè)試中，Darwin3的每次突觸操作（SOP）能耗低至5.47皮焦耳，極大地提升了能效比。這種低功耗特性使得Darwin3非常適合在低功耗場(chǎng)景下運(yùn)行大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

片上學(xué)習(xí)能力

Darwin3不僅支持多種本地可編程學(xué)習(xí)規(guī)則（如STDP、獎(jiǎng)懲調(diào)制規(guī)則等），還將學(xué)習(xí)狀態(tài)變量與突觸權(quán)重常駐芯片內(nèi)部存儲(chǔ)。

這種設(shè)計(jì)使得芯片能夠?qū)崿F(xiàn)在線自適應(yīng)更新，支持復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。

類腦計(jì)算機(jī)與系統(tǒng)

在單顆芯片的基礎(chǔ)上，每64顆達(dá)爾文三代芯片組成了一臺(tái)刀片式神經(jīng)擬態(tài)服務(wù)器，15臺(tái)這樣的服務(wù)器才又組成了一臺(tái)“悟空”類腦計(jì)算機(jī)。

為了進(jìn)一步提升集成密度與通信效率，研究團(tuán)隊(duì)引入了2.5D先進(jìn)封裝技術(shù)，開(kāi)發(fā)了名為DarwinWafer的晶上系統(tǒng)”（SystemonWafer,SoW）。

該系統(tǒng)將64顆達(dá)爾文三代芯片直接封裝在一整塊12英寸晶圓上，擺脫了傳統(tǒng)封裝和光罩走線在物理連接中的限制，使所有芯片之間的互連都在微納米尺度內(nèi)完成，使互聯(lián)速度更快、功耗更低。

目前，在悟空類腦計(jì)算機(jī)上，團(tuán)隊(duì)已成功部署包括DeepSeek在內(nèi)的智能應(yīng)用，并完成了邏輯推理、內(nèi)容生成和數(shù)學(xué)求解的任務(wù)。

同時(shí)，還憑借類腦計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的神經(jīng)元和突觸配置，模擬了包括秀麗線蟲(chóng)、斑馬魚(yú)、小鼠以及獼猴等在內(nèi)的不同神經(jīng)元規(guī)模的動(dòng)物大腦，為腦科學(xué)研究提供了新的手段。

此外，為了進(jìn)一步釋放類腦計(jì)算的系統(tǒng)潛力，研究團(tuán)隊(duì)還同步開(kāi)發(fā)了一套全新的達(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)合任務(wù)負(fù)載感知調(diào)度與動(dòng)態(tài)時(shí)間片分配機(jī)制，在兼顧通信帶寬與任務(wù)特征的前提下，實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)擬態(tài)任務(wù)的高效并行執(zhí)行與系統(tǒng)資源的智能調(diào)優(yōu)。

悟空類腦系統(tǒng)所依賴的Darwin3芯片由浙江大學(xué)與浙江省實(shí)驗(yàn)室合作于2023年研發(fā)。該實(shí)驗(yàn)室由浙江大學(xué)、浙江省政府和阿里巴巴集團(tuán)共同出資。

在2020年，團(tuán)隊(duì)發(fā)布還發(fā)布了受大腦啟發(fā)的計(jì)算機(jī)“DarwinMouse”（米奇），該計(jì)算機(jī)擁有1.2億個(gè)人工神經(jīng)元。

此前，國(guó)際上規(guī)模最大的神經(jīng)擬態(tài)類腦計(jì)算機(jī)是Intel在2024年4月發(fā)布的HalaPoint系統(tǒng)，其神經(jīng)元規(guī)模為11.5億。

對(duì)于悟空計(jì)算機(jī)在當(dāng)下計(jì)算場(chǎng)景中的應(yīng)用，潘綱教授表示：

一方面，它可以作為人工智能（AI）發(fā)展的全新計(jì)算基礎(chǔ)，為神經(jīng)科學(xué)家提供大腦模擬工具，并為探索大腦工作機(jī)制提供新的實(shí)驗(yàn)方法，使科學(xué)家能夠更好地理解大腦，減少對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的需求。

另一方面，“悟空”計(jì)算機(jī)在模擬人類大腦工作機(jī)制的基礎(chǔ)上，將超越人腦的計(jì)算速度，并為未來(lái)類腦人工智能的研究提供強(qiáng)有力的支持。

[1]https://www.zju.edu.cn/2025/0802/c76699a3072814/page.htm[2]https://interestingengineering.com/science/china-world-largest-scale-brain-computer[3]https://www.globaltimes.cn/page/202508/1339961.shtml[4]https://www.scmp.com/tech/tech-trends/article/3319878/waic-shanghai-china-reveals-new-great-leap-forward-1509-ai-models?module=perpetual_scroll_1_RM&pgtype=article[5]https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38689713/

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