《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》12月15日訊（記者 張洋洋）“人腦以僅約20瓦的功耗支撐起千億級(jí)神經(jīng)元的復(fù)雜運(yùn)作，這為AI提供了極致的能效范例。借鑒人腦機(jī)制將成為突破低功耗、長(zhǎng)序列與通用性三大核心難題的關(guān)鍵。”

在“從腦機(jī)接口到腦機(jī)共生”主題論壇期間，在接受《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》等媒體采訪時(shí)，對(duì)于AI與腦機(jī)接口融合的下一步發(fā)展方向，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所研究員李國(guó)齊如是闡述。

在這場(chǎng)會(huì)議上，天橋腦科學(xué)研究院研究院創(chuàng)始人雒芊芊宣布天橋腦科學(xué)研究院成立尖峰智能實(shí)驗(yàn)室，由李國(guó)齊團(tuán)隊(duì)研發(fā)的國(guó)內(nèi)首款類腦脈沖大模型“瞬悉1.0”也同步亮相。該模型在國(guó)產(chǎn)GPU算力平臺(tái)上完成訓(xùn)練與推理，并與國(guó)產(chǎn)GPU企業(yè)沐曦科技協(xié)同，打通了從類腦基礎(chǔ)模型、國(guó)產(chǎn)算力平臺(tái)到類腦芯片的全棧式研究鏈條。

▍打通國(guó)產(chǎn)GPU算力平臺(tái)

“瞬悉1.0”被視為我國(guó)類腦計(jì)算與大模型融合的一次關(guān)鍵突破。該模型由李國(guó)齊團(tuán)隊(duì)研發(fā)，是國(guó)內(nèi)首個(gè)類腦脈沖大模型。與當(dāng)前主流基于Transformer架構(gòu)的大模型不同，類腦模型借鑒人腦以脈沖形式進(jìn)行信息傳遞和處理的機(jī)制，試圖從根本上破解高能耗、長(zhǎng)序列建模和泛化能力受限等問(wèn)題。

李國(guó)齊向《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》等媒體介紹，發(fā)現(xiàn)式智能的一個(gè)關(guān)鍵能力是神經(jīng)動(dòng)力學(xué)。人腦以僅約20瓦的功耗支撐起千億級(jí)神經(jīng)元的復(fù)雜運(yùn)作，這為AI提供了極致的能效范例。不同于當(dāng)前依賴規(guī)模法則堆疊參數(shù)的主流AI模式，尖峰智能實(shí)驗(yàn)室主張借鑒人腦這一自然界最精巧的智能載體，重點(diǎn)研發(fā)具有神經(jīng)動(dòng)力學(xué)特性的類腦大模型，將脈沖通信、時(shí)空動(dòng)態(tài)編碼等計(jì)算特性與樹突神經(jīng)元的精細(xì)結(jié)構(gòu)深度耦合，構(gòu)建一個(gè)既具備強(qiáng)大感知力，又擁有深刻記憶與思考能力的“全腦架構(gòu)”，實(shí)現(xiàn)從腦科學(xué)驅(qū)動(dòng)AI到AI反哺腦科學(xué)的雙向賦能。

從性能指標(biāo)來(lái)看，瞬悉1.0的7B開(kāi)源模型僅使用主流大模型約2%的預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)，在多項(xiàng)基準(zhǔn)測(cè)試中實(shí)現(xiàn)了阿里千問(wèn)7B模型約90%的性能表現(xiàn)。更關(guān)鍵的是，該模型的訓(xùn)練和推理全過(guò)程均運(yùn)行在國(guó)產(chǎn)算力平臺(tái)之上，未依賴海外GPU體系。

這一點(diǎn)，在當(dāng)前全球算力格局下尤為重要。以GPT-3為例，其1750億參數(shù)模型的訓(xùn)練需要約1000張GPU，能耗高達(dá)30萬(wàn)瓦；而人腦擁有數(shù)量級(jí)更高的神經(jīng)連接，卻僅消耗約20瓦能量。如何在算力受限與能耗約束下實(shí)現(xiàn)模型能力提升，已成為大模型演進(jìn)的現(xiàn)實(shí)瓶頸。類腦計(jì)算被業(yè)內(nèi)視為可能的“下一代AI”方向。

在這一過(guò)程中，瞬悉1.0選擇與國(guó)產(chǎn)GPU企業(yè)沐曦科技展開(kāi)深度協(xié)同。通過(guò)適配國(guó)產(chǎn)GPU算力平臺(tái)，研究團(tuán)隊(duì)不僅完成了模型訓(xùn)練，還進(jìn)一步打通了“國(guó)產(chǎn)類腦基礎(chǔ)模型—國(guó)產(chǎn)GPU算力平臺(tái)—類腦芯片”的全棧研究鏈條，為后續(xù)更大規(guī)模類腦模型和專用芯片的協(xié)同設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

據(jù)悉，瞬悉1.0已開(kāi)源7B模型權(quán)重，并同步發(fā)布76B版本測(cè)試報(bào)告及中英文技術(shù)論文。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，類腦模型在低功耗推理、復(fù)雜時(shí)序建模和跨任務(wù)泛化方面具備天然優(yōu)勢(shì)，未來(lái)有望在更多場(chǎng)景中率先形成應(yīng)用突破。

▍上海腦機(jī)接口應(yīng)用加速落地

如果說(shuō)類腦大模型解決的是“算力與智能形態(tài)”的底層問(wèn)題，那么腦機(jī)接口的臨床落地，則直接檢驗(yàn)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的改造能力。

在上海，腦機(jī)接口的應(yīng)用個(gè)案正在陸續(xù)走出實(shí)驗(yàn)室。腦虎科技是其中具有代表性的企業(yè)之一，由其自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首款、國(guó)際第二款內(nèi)置電池的全植入、全無(wú)線、全功能（“三全”）腦機(jī)接口產(chǎn)品，近期在復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院完成首例臨床試驗(yàn)。

在華山醫(yī)院，一名肩部以下完全不能動(dòng)、已高位截癱8年的患者成功植入該產(chǎn)品，術(shù)后訓(xùn)練中，患者通過(guò)“意念”即可完成光標(biāo)控制、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、精準(zhǔn)點(diǎn)擊及視頻播放等操作，實(shí)現(xiàn)了與外界的高效信息交互。

腦虎科技全植入腦機(jī)接口臨床受試者實(shí)現(xiàn)“意念操控”，流暢完成網(wǎng)頁(yè)瀏覽、精準(zhǔn)點(diǎn)擊與視頻播放

“全植入、全無(wú)線、全功能”被視為腦機(jī)接口走向長(zhǎng)期臨床應(yīng)用的關(guān)鍵。在接受《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》等媒體采訪時(shí)，腦虎科技創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家陶虎表示，全植入意味著所有電極、芯片及電池均置于體內(nèi)，避免體外接口帶來(lái)的感染風(fēng)險(xiǎn)；全無(wú)線則通過(guò)無(wú)線供能和通信，使患者在日常生活中不再被設(shè)備“拴住”；全功能則覆蓋腦電采集、處理、通信與能量管理的完整閉環(huán)。

值得注意的是，該系統(tǒng)將電池模塊植入胸前皮下，而非頭部區(qū)域。這一設(shè)計(jì)沿用了成熟的腦深部電刺激（DBS）臨床路徑，將發(fā)熱和功耗單元遠(yuǎn)離大腦，提高了系統(tǒng)安全性，也便于后續(xù)維護(hù)和升級(jí)。

從臨床數(shù)據(jù)看，患者腦控解碼速率已達(dá)到5.2 BPS，與國(guó)際頂尖水平接近。更重要的是，系統(tǒng)在安全性和功能擴(kuò)展性上具備明顯優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)語(yǔ)言解碼、復(fù)雜交互乃至與大模型、機(jī)器人系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)提供了空間。

隨著人工智能、神經(jīng)科學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的加速交匯，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入技術(shù)路線并行探索、應(yīng)用場(chǎng)景加速驗(yàn)證的階段，行業(yè)內(nèi)百舸爭(zhēng)流、千帆競(jìng)渡。在這一進(jìn)程中，上海正加速推動(dòng)腦機(jī)接口從實(shí)驗(yàn)室走向真實(shí)臨床場(chǎng)景，應(yīng)用落地節(jié)奏明顯提速。

在接受《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》記者采訪時(shí)，毛穎指出，腦機(jī)接口的發(fā)展正在推動(dòng)“醫(yī)—研—產(chǎn)”關(guān)系發(fā)生變化。過(guò)去，醫(yī)學(xué)創(chuàng)新多遵循從實(shí)驗(yàn)室到臨床的單向路徑，而如今，臨床問(wèn)題正在反向牽引科研和產(chǎn)業(yè)，“醫(yī)生穿著白大褂就能和工程師、算法科學(xué)家面對(duì)面交流，把真實(shí)的臨床需求直接轉(zhuǎn)化為技術(shù)改進(jìn)，這是提升轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵。”

在毛穎看來(lái)，人工智能與腦機(jī)接口并非簡(jiǎn)單的工具關(guān)系，而是一種雙向塑造：一方面，AI提升了腦電信號(hào)解讀、預(yù)測(cè)與泛化能力；另一方面，對(duì)大腦機(jī)制的理解，也在倒逼AI架構(gòu)向低能耗、更高效的方向演進(jìn)。