浙江大學腦機智能全國重點實驗室主任潘綱教授（右）和實驗室研究員在研究交流。受訪者供圖

　　達爾文3代類腦計算芯片。
　　受訪者供圖

開 欄 語

　　當神舟飛船劃破蒼穹，當國產航母駛向藍海，你是否想過，這些大國重器背后，緣何動力澎湃？答案里，一定少不了全國重點實驗室的默默支撐。
　　從空天探索到深海探測，從能源安全到生命健康，你都能看見全國重點實驗室的身影：在浙江大學腦機智能全國重點實驗室，科學家正在解碼思維的信號，讓癱瘓者通過“意念”重獲掌控世界的能力；在哈爾濱獸醫研究所，科研人員在生物安全柜前與病毒競速，構筑人畜健康的隱形長城；在四川大學深地實驗室，探索者向地球深處進發，解開巖層的秘密，為國家能源安全筑基……
　　即日起，封面新聞攜手比亞迪，共同開啟“走進全國重點實驗室”系列策劃。我們將筆觸與鏡頭對準它們，是因為我們深信，實驗室不只是四面圍墻。它是夢想的起點，是引領未來的燈塔，更是一個古老民族在新時代里，最為鏗鏘有力的創新宣言。在這里，每一滴汗水都在澆灌科技強國的夢想。
　　接下來，請跟隨我們的筆觸與鏡頭，一起走進國家科研的“心臟”，聆聽創新中國最強勁的脈動。

　　僅憑2000瓦功耗，就可喚醒20億神經元。浙江大學腦機智能全國重點實驗室研制的新一代神經擬態類腦計算機“悟空”，正在為機器點亮一條通向智能的新路。
　　“悟空”是怎樣誕生的？如何用計算模擬大腦？我國的腦機智能已進化到何種程度？近日，華西都市報、封面新聞記者帶著這些問題，走進浙江大學腦機智能全國重點實驗室，尋找或許會影響人類未來的答案。

多學科交叉
腦機智能研究在不斷突破

　　“宇宙中已知最高效、最神秘的‘超級計算機’就是人類的大腦。”浙江大學腦機智能全國重點實驗室主任潘綱教授說，大腦由近千億個神經元細胞，通過百萬億計的突觸連接構成，形成了人類智能活動的“硬件”基礎。
　　“我們實驗室主要研究腦機智能，聚焦于兩個大方向。”潘綱說，一是如何將大腦與機器或人工智能連接起來；二是如何用計算去模擬大腦。
　　潘綱介紹，目前團隊匯聚了計算機、人工智能、微電子、光學、生物醫學工程等信息技術領域專家，以及神經科學、基礎醫學、心理、數學、管理學、哲學等相關領域學者。
　　“這個領域涉及多個學科的交叉。”潘綱表示，“我們借助浙江大學綜合學科優勢，匯聚這些學科力量進行協作研究。”在他的帶領下，這支由100多位科研骨干組成的交叉團隊，正在腦機接口與類腦計算領域不斷突破。
　　該實驗室擁有的中國腦庫，是浙江大學多年前就開始布局的項目。“腦庫由神經科學領域的段樹民院士牽頭，專門收集和研究大腦標本，目前已有700多個標本。”潘綱說，中國批準的兩個腦庫，一個在北京協和醫學院，另一個就在浙江大學。
　　該實驗室還可以將大腦數字化，支持更廣泛的研究。這一獨特資源為腦科學與類腦智能研究提供了寶貴的基礎條件。

瓶頸日益凸顯
如何讓AI既聰明又省電？

　　人工智能正高歌猛進，但其高功耗與強數據依賴的瓶頸也日益凸顯。當前，主流大模型技術依賴海量數據和巨大算力支撐，訓練一個模型所需的電力足以媲美一個小型城市的耗電量。
　　“當前的大模型是大數據和大算力催生的規模驅動型智能。”潘綱說。這種模式不僅成本高昂，還不夠靈活，已成為制約AI邁向更高智能水平的重要瓶頸。
　　與此形成鮮明對比的是，人腦僅憑20瓦的功率，便能演繹舉一反三的智慧，實現終身學習的奇跡。如何讓通用人工智能如人腦般聰明又省電，已成為全球科研界追逐的終極夢想。
　　“類腦大模型代表的是‘大腦啟發’的內在結構驅動型智能。它試圖通過模仿智能的本源——大腦的架構和工作原理，從底層重構智能模型，探索解決通用人工智能‘學習能力弱’和‘思考太費電’的問題。”潘綱說。
　　8月2日，浙江大學腦機智能全國重點實驗室宣布成功研制“悟空”神經擬態類腦計算機。這臺引人矚目的機器由15臺刀片式神經擬態類腦服務器組成，每臺服務器內部集成了64顆達爾文3代類腦計算芯片，總計960顆芯片。
　　“悟空”的突破不僅在于規模，更在于其仿生的工作原理，類腦計算模式在處理復雜任務時展現出顯著能效優勢。潘綱解釋道：“在系統結構上，它模仿大腦神經元間的連接方式和拓撲結構。在工作機理上，它仿照大腦工作方式，將計算機的數值計算變成脈沖方式計算。”

“悟空”的誕生之路
從“線蟲”到“獼猴”的進化

　　“悟空”的問世并非一蹴而就，而是浙江大學類腦計算團隊十年磨一劍的成果。
　　潘綱說，這條追夢之路始于之路始于20152015年誕生的年誕生的“達爾文1代”類腦芯片。盡管這款采用180納米工藝的納米工藝的芯片僅具備2048個神經元個神經元，，規模如線蟲般微小，卻成功驗證了脈沖神經網絡硬件化的基本原型。
　　4年后，該團隊研制的“達爾文2代”芯片將神經元規模提升至15萬，躍升至果蠅水平，實現了從動態圖像、語音識別到腦電信號識別的多項突破。
　　2023年初，團隊與之江實驗室聯合研制的“達爾文3代”芯片取得突破性進展，單顆芯片支持超過235萬神經元，媲美壁虎神經元規模，并初具自主學習能力。
　　2025年，“悟空”橫空出世，這個擁有22億脈沖神經元和千億突觸的數字大腦，神經元規模已接近獼猴大腦，超過英特爾研制的Hala point系統，成為目前國際上神經元規模最大的神經擬態類腦計算系統。
　　“悟空”的刀片式服務器中有一個團隊自主研發的“晶上系統（SoW）”，包含一個晶圓級類腦芯片。研發途中，團隊一度在晶圓級系統的集成環節遭遇“翹曲”難題。
　　潘綱回憶道：“第一代驗證型晶圓級系統因面積太大，產生一定程度變形，即使是微小的起伏，都會導致電路連接懸空，供電中斷。”
　　轉機來自生活中的偶然發現——團隊從彈簧的伸縮特性中獲得靈感，設計出帶彈簧的頂針結構，以“柔”克“剛”解決了這一難題。

類腦計算
通往通用人工智能的新路徑

　　隨著“悟空”的問世和中國腦機接口產業的蓬勃發展，一條通向通用人工智能的新路徑正在顯現。潘綱強調，“類腦計算不是終點，而是通往通用人工智能的一扇新大門。”
　　在潘綱看來，類腦計算是一條充滿不確定性的探索之路。很早以前，“人工智能之父”圖靈就想過用模擬大腦的方式構建計算機，當時因為各種條件所限，這個想法并未實現。
　　“現在，我們想嘗試一條不一樣的思路。”潘綱說，盡管這條路充滿不確定性，但如果沒有人去探索，這個領域就永遠不會有發展。“悟空”計算機的問世，意味著中國在智能計算的底層架構上掌握了重要主動權，為全球AI發展提供了具有生物合理性的中國方案。
　　華西都市報-封面新聞記者 邊雪