浙江大學(xué)腦機智能全國重點實驗室正式發(fā)布全球規(guī)模最大的類腦計算機"Darwin Monkey（悟空）"，這一突破性成果標志著類腦計算技術(shù)邁入全新發(fā)展階段。該計算機擁有超過20億個脈沖神經(jīng)元和1000億突觸連接，首次在工程系統(tǒng)中接近獼猴大腦的神經(jīng)元規(guī)模，為人工智能和神經(jīng)科學(xué)研究開辟了嶄新路徑。

技術(shù)架構(gòu):Darwin3芯片驅(qū)動的計算革命

悟空計算機的核心是960顆浙江大學(xué)與之江實驗室聯(lián)合研發(fā)的Darwin3代類腦芯片。這些芯片采用脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過離散脈沖信號傳遞信息，更真實地模擬了生物神經(jīng)元的工作機制。每顆芯片支持高達235萬個脈沖神經(jīng)元，遠超傳統(tǒng)計算芯片的處理能力。

Darwin3芯片的設(shè)計理念基于現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的核心觀點——神經(jīng)元作為大腦的獨立功能單元。通過人工神經(jīng)元和突觸的精密模擬，這些芯片能夠?qū)崿F(xiàn)類似人類大腦的決策、學(xué)習(xí)和記憶功能，為高效信息處理提供了全新的技術(shù)路徑。

芯片采用事件驅(qū)動架構(gòu)，只有在接收脈沖信號或執(zhí)行計算任務(wù)時才會激活相關(guān)模塊。這種設(shè)計使得每次突觸操作的能耗僅為5.47皮焦耳，展現(xiàn)出極其優(yōu)異的能效表現(xiàn)。相比傳統(tǒng)計算架構(gòu)，這種低功耗特性為大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實際部署提供了可能。

系統(tǒng)集成:先進封裝技術(shù)實現(xiàn)高效互連

悟空計算機在系統(tǒng)集成方面采用了創(chuàng)新的2.5D封裝技術(shù)。研究團隊將64顆Darwin3芯片直接封裝在一整塊12英寸晶圓上，突破了傳統(tǒng)封裝方式的物理限制。這種設(shè)計使得所有芯片間的互連都在微納米尺度內(nèi)完成，大幅提升了數(shù)據(jù)傳輸速度并降低了通信功耗。

整個系統(tǒng)由15臺刀片式神經(jīng)擬態(tài)服務(wù)器組成，每臺服務(wù)器搭載64顆Darwin3芯片。通過這種模塊化設(shè)計，悟空計算機實現(xiàn)了高度的擴展性和靈活性，能夠根據(jù)不同應(yīng)用需求進行配置調(diào)整。

盡管擁有20億神經(jīng)元的龐大規(guī)模，整個系統(tǒng)的功耗控制在2000瓦以內(nèi)。這一能耗水平相比傳統(tǒng)超級計算機有了質(zhì)的飛躍，為類腦計算的實用化部署奠定了基礎(chǔ)。

軟件生態(tài):達爾文類腦操作系統(tǒng)

為了充分發(fā)揮硬件潛力，研究團隊開發(fā)了配套的達爾文類腦操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分層資源管理架構(gòu)，結(jié)合任務(wù)負載感知調(diào)度和動態(tài)時間片分配機制，實現(xiàn)了神經(jīng)擬態(tài)任務(wù)的高效并行執(zhí)行。

操作系統(tǒng)的智能調(diào)度功能能夠根據(jù)不同任務(wù)的特征和系統(tǒng)資源狀況，動態(tài)分配計算資源和通信帶寬。這種優(yōu)化機制確保了系統(tǒng)在處理復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)時能夠保持高效運行狀態(tài)。

系統(tǒng)還支持多種脈沖神經(jīng)元模型和學(xué)習(xí)規(guī)則，為研究人員提供了靈活的實驗平臺。通過標準化的接口和開發(fā)工具，用戶可以便捷地部署和測試各種類腦算法。

應(yīng)用實踐:從理論到實際的技術(shù)驗證

悟空計算機已經(jīng)在多個實際應(yīng)用場景中展現(xiàn)出強大能力。實驗室負責(zé)人潘綱教授介紹，團隊已成功在該系統(tǒng)上部署了包括DeepSeek在內(nèi)的多個智能應(yīng)用，完成了邏輯推理、內(nèi)容生成和數(shù)學(xué)求解等復(fù)雜任務(wù)。

更具科學(xué)價值的是，悟空計算機能夠模擬不同神經(jīng)元規(guī)模的動物大腦。從簡單的秀麗線蟲到復(fù)雜的獼猴大腦，該系統(tǒng)為神經(jīng)科學(xué)家提供了前所未有的實驗工具。這種跨物種的大腦模擬能力有望減少對活體動物實驗的依賴，為腦科學(xué)研究開辟更加人道和高效的研究途徑。

通過精確模擬不同動物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，研究人員能夠深入理解大腦的工作機制，探索神經(jīng)信息處理的基本原理。這對于理解人類認知功能、治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病等具有重要意義。

國際地位:引領(lǐng)類腦計算發(fā)展方向

悟空計算機的發(fā)布使中國在類腦計算領(lǐng)域取得了重要的國際領(lǐng)先地位。此前，全球最大的神經(jīng)擬態(tài)計算系統(tǒng)是Intel的Hala Point，擁有11.5億神經(jīng)元。悟空計算機的20億神經(jīng)元規(guī)模幾乎是其兩倍，實現(xiàn)了顯著的技術(shù)跨越。

從技術(shù)發(fā)展軌跡來看，浙江大學(xué)團隊在類腦計算領(lǐng)域有著持續(xù)的技術(shù)積累。2020年發(fā)布的"Darwin Mouse（米奇）"擁有1.2億神經(jīng)元，到如今悟空計算機的20億神經(jīng)元，神經(jīng)元規(guī)模提升了近17倍，體現(xiàn)了技術(shù)快速迭代的強勁勢頭。

這一成果不僅展示了中國在前沿科技領(lǐng)域的創(chuàng)新實力，也為全球類腦計算技術(shù)的發(fā)展提供了重要參考。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，預(yù)計將有更多國家和機構(gòu)投入這一領(lǐng)域的研究。

未來前景:雙重價值的技術(shù)創(chuàng)新

潘綱教授對悟空計算機的未來應(yīng)用給出了明確定位。該系統(tǒng)將在兩個方向發(fā)揮重要作用:一是作為人工智能發(fā)展的全新計算基礎(chǔ)，為類腦AI算法提供高效的硬件平臺;二是為神經(jīng)科學(xué)研究提供強大的大腦模擬工具，幫助科學(xué)家更好地理解大腦工作機制。

在人工智能領(lǐng)域，悟空計算機有望推動類腦算法的發(fā)展，實現(xiàn)更加智能化、人性化的AI系統(tǒng)。通過模擬人腦的信息處理方式，這類系統(tǒng)在處理復(fù)雜認知任務(wù)時可能表現(xiàn)出更好的適應(yīng)性和泛化能力。

在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，該系統(tǒng)為研究大腦功能提供了前所未有的實驗平臺。通過精確控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，研究人員能夠驗證各種腦科學(xué)理論，探索認知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，悟空計算機有望在智能機器人、自動駕駛、智能醫(yī)療等多個應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動人工智能技術(shù)向更高層次發(fā)展。這一成果的誕生，標志著類腦計算技術(shù)正在從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用，為構(gòu)建更加智能的未來社會奠定了堅實基礎(chǔ)。

參考資料：https://interestingengineering.com/science/china-world-largest-scale-brain-computer