浙江大學推出類腦計算機「悟空」 神經元數量接近獼猴

浙江大學腦機智能全國重點實驗室2日公開最新研製的新一代神經擬態類腦計算機—Darwin Monkey（悟空），聲稱這是國際上首部神經元規模超過20億的基於專用神經擬態晶片的類腦計算機，象徵中國在神經擬態類腦計算機領域已達到國際先進水準。

浙江大學微信公衆發佈新聞稿指出，人類大腦是一部極其高效的「計算機」，能舉一反三、融會貫通，可處理視覺、聽覺、語言、學習、推理、決策、規劃等各類任務。「類腦計算」即是將生物神經網絡的工作機理應用於計算機系統設計中，構建像大腦一樣的低功耗、高並行、高效率、智慧化計算系統。

新聞稿稱，整部「悟空」由15臺刀片式神經擬態類腦伺服器組成，每一臺刀片式類腦伺服器內部集成了64顆達爾文3代類腦計算晶片。該晶片由浙江大學領銜、聯合之江實驗室於2023年初研製成功，單顆支持超過235萬脈衝神經元與億級神經突觸，並支持類腦計算專用指令集和神經擬態線上學習機制。

浙江大學表示，基於該晶片，「悟空」神經元數量已接近獼猴大腦規模，向更高級的類腦智能又邁進一步，在典型運行狀態下功耗約爲2000瓦。該項成果也是浙江大學類腦計算團隊繼2020年9月成功研製中國首部億級神經元類腦計算機Darwin Mouse（米奇）後，取得的又一重要突破。

文章稱，爲突破晶片間互連速度與系統能效的瓶頸，團隊聯合浙大集成電路學院，利用2.5D先進封裝技術研製出晶圓級超集成類腦計算晶片Darwin Wafer，並基於其搭建晶上系統（System on Wafer，SoW）刀片伺服器。

整個SoW刀片式伺服器主體僅包含一張集成64顆達爾文3代類腦晶片裸片的12吋晶圓，擺脫傳統光罩的物理約束，實現導線微奈尺度的互連優化。

經過兩年多的研發，團隊在多項關鍵技術取得突破：構建了大規模神經元系統互連與集成架構，支持以多維網格爲基本拓撲結構的層次化、可擴展晶片間互連；實現自適應時間步控制方法，支持大規模神經元之間的任務協同運行。

同時採用大陸國產晶圓基板技術，基於CoWoS-S 2.5D先進封裝技術，實現晶圓級類腦計算晶片；提出分層的系統資源管理框架，設計多級內存系統中的數據換入換出策略，實現對大規模神經元系統資源的管理與調度。

與此同時，爲充分釋放類腦計算機的能力，團隊還研製新一代達爾文類腦操作系統。該系統採分層資源管理架構，通過構建負載感知調度算法與動態時間片劃分機制等技術，在考慮通信頻寬與任務特徵的基礎上，實現神經擬態任務的高效併發調度與系統資源的動態優化。

在該類腦計算機上，團隊已成功部署多項智能應用，不僅能運行DeepSeek類腦大模型完成邏輯推理、內容生成和數學求解等智能任務，憑藉其強大的神經元和突觸資源，還能初步模擬包括秀麗線蟲、斑馬魚、小鼠及獼猴等不同神經元規模的動物大腦，爲腦科學研究提供新的手段。

浙江大學指出，「悟空」類腦計算系統的推出，是浙大類腦計算團隊在神經擬態計算領域又一次突破，其大規模、高並行、低功耗等特點，將爲現有的計算場景提供新的計算範式—爲AI發展提供新的算力基座：類腦計算系統可以解決現有深度網絡及大模型高能耗、高計算量的問題，同時其無人監督的線上方式學習機制能爲AI帶來革命性進步。

新聞稿表示，在腦科學的研究方面，「悟空」能作爲神經科學家研究腦的仿真工具，提供新的實驗手段探索大腦工作機理，用於更好地理解大腦，能夠減少真實的生物實驗。「悟空」計算機仿腦的工作機制和超越人腦的運算速度，也將爲未來類腦AI的研究提供強大支持。

浙江大學腦機智能全國重點實驗室2日宣佈最新研製的新一代神經擬態類腦計算機—Darwin Monkey（悟空）。（圖／截圖自影片）