科普 | 智能時代下,，類腦智能的發(fā)展與應用前景有哪些？
隨著互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn),，人類社會在20世紀90年代末步入智能時代,。這個時代的標志是計算機科學和信息技術的迅速發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及,、大數(shù)據(jù)的興起以及人工智能（AI）技術的進步,。
智能時代以智能科技為核心技術,，智能計算力為代表性生產(chǎn)力。近年來,，隨著計算機算力的不斷提升,，AI技術得到了迅猛的發(fā)展和應用。人們預測,，當計算機的智能算力超越人腦的算力時,，可能將引發(fā)智能科技的重大變革。深入理解人腦如何以低能耗進行大規(guī)模智能計算的原理,，對于開發(fā)下一代智能算力至關重要,。
腦科學，作為研究人,、動物和機器的認知與智能的本質(zhì)和規(guī)律的科學,，正逐漸凸顯其重要性。人類大腦作為最為復雜的信息和智能系統(tǒng),，對其感知,、認知功能神經(jīng)網(wǎng)絡的解析將為類腦智能理論和技術的發(fā)展提供重要啟示。
在智能時代,，腦科學研究展現(xiàn)出多學科交叉和學術研究與工程技術并舉的特征,。新的研究領域，如腦機接口,、類腦智能計算等,，正被納入腦科學的研究范疇。對腦認知功能網(wǎng)絡的深入解析將成為發(fā)展類腦智能的基石,。
類腦智能研究與開發(fā)已成為腦科學的前沿領域,。新興的類腦處理器單元使得構建大規(guī)模類腦智能計算系統(tǒng)成為可能。未來,，類腦超級算力極有可能超越人類大腦的算力，從而推動智能科技的變革并深刻影響人類社會的發(fā)展,。
1.智能時代的科技內(nèi)涵
智能時代的內(nèi)涵在于通過機器智能的發(fā)展和應用,，推動以大數(shù)據(jù)為基礎的技術革命。智能計算系統(tǒng)能夠模擬和擴展人類的智能,，具備感知,、理解、學習和決策等能力,。目前,，計算機機器智能在語音識別、機器翻譯等領域已逐漸超越人類智能,，能夠處理原本只有人類才能應對的復雜問題,。人機環(huán)境系統(tǒng)之間的緊密協(xié)作和優(yōu)勢互補,，人機交互不僅依賴于計算機知識和數(shù)學算法，還融合了多學科知識,，實現(xiàn)全面和綜合性的智能化應用,。通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析和AI等技術的融合,，設備,、系統(tǒng)和環(huán)境將更加智能互聯(lián)和協(xié)同。智能技術將幫助人類創(chuàng)新和創(chuàng)造,，模擬,、延伸和擴展人類智能，拓展人類認知的疆界,，從而深刻地改變?nèi)祟惿鐣Y構,、生活方式和社交模式。
智能時代的核心科技在于智能科技,，其生產(chǎn)力的特征是智能算力,。超級智能計算系統(tǒng)、智能芯片等智能計算設施和器件是制造智能算力的關鍵技術,。腦科學及神經(jīng)科學,、計算機科學等多學科推動著新的科技革命與產(chǎn)業(yè)變革。智能化設備和系統(tǒng)的大規(guī)模,、綜合性運用將構建大型綜合性智能互聯(lián)和智能化管理系統(tǒng),，進而形成智能經(jīng)濟和智能社會，使人類的生產(chǎn)和生活方式發(fā)生根本性改變,，并推動人類社會的高效和可持續(xù)發(fā)展,。
2.類腦智能科技的內(nèi)涵
腦科學已成為全球科技戰(zhàn)略的重要領域。為了深入理解認知等大腦高級功能的物質(zhì)和結構基礎,，在防治認知障礙性疾病的同時,，建立一套腦科學的智能理論和類腦智能科技，人們開始描繪“智力藍圖”,。
類腦智能分為狹義和廣義兩種,。狹義的類腦智能是借鑒生物腦的感知認知行為機制和信息傳遞機制來構建相關類腦智能算法、模型和系統(tǒng),，并通過軟硬件協(xié)同實現(xiàn)機器智能,。這種智能的計算速度快、能耗低,，且邏輯分析和推理能力更強,。同時，類腦智能計算機的體積小，有望在計算系統(tǒng)架構,、智能芯片,、智能計算機和智能機器人等領域?qū)崿F(xiàn)顛覆性創(chuàng)新，并在智能時代擁有廣泛的應用前景,。而廣義的類腦智能則包括類腦血管系統(tǒng)等生物腦的非神經(jīng)元及神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng),，還涉及正在興起的類腦組織工程。這一工程應用多能干細胞誘導分化的方法獲取具有大腦細胞類型和結構的類腦器官,，以模擬和重現(xiàn)大腦的結構和功能以及疾病發(fā)生過程,，并探索類腦器官的潛在醫(yī)學應用，旨在恢復,、維持或改善損傷大腦的功能,。
因此，類腦智能的科技目標是在硅基和碳基上分別構造出類似生物腦的結構和功能或智能,，并將其應用于智能芯片,、計算機、機器人和腦醫(yī)學等領域,。類腦智能研究領域已經(jīng)成為腦科學的重要組成部分,，使得傳統(tǒng)的腦科學研究從發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向創(chuàng)造。其科研成果也呈現(xiàn)出多樣化和創(chuàng)新性的特點,。同時,，類腦智能也已經(jīng)被納入《神經(jīng)科學》等教科書中。中國神經(jīng)科學學會也成立了相關分會并發(fā)表了相關路線圖以推動這一領域的發(fā)展,。此外,，國際知名學術期刊Nature也發(fā)文指出類腦計算急需一幅宏大的發(fā)展藍圖。
3.類腦智能的研究方向與應用前景
在智能時代,，隨著計算機科學和信息技術的日新月異以及大數(shù)據(jù)和人工智能技術的不斷進步,，社會正在快速發(fā)展。特別是當計算機的智能算力持續(xù)攀升甚至有望超越人腦的算力時,，我們迎來了智能科技的新篇章,。類腦智能便是在這一背景下應運而生的前沿科技。
類腦智能科技的目標是在硅基材料上構建類似生物腦的結構和功能,，以期在智能芯片,、計算機和機器人等領域?qū)崿F(xiàn)顛覆性的創(chuàng)新。這一研究領域已經(jīng)成為全球科技競爭的焦點,，并吸引了大量科學家和工程師的投入,。
目前類腦智能的研究主要集中于借鑒人腦的信息處理機制以發(fā)展類腦智能算法,、感知認知模型和技術,。例如通過脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡（SNN）計算來有效地處理大量非結構化數(shù)據(jù)如圖像、聲音和文本等。同時研究方向還包括研發(fā)存算一體的計算框架和算法模型,、實現(xiàn)類腦器件的三維高度集成以及開發(fā)適用于類腦計算的編程語言等,。
類腦智能的應用前景非常廣闊，在智能傳感器和便攜式智能信息工具等智能系統(tǒng)的支持下,，我們可以構建出類腦智能物聯(lián)網(wǎng),，實現(xiàn)智能交通、智能醫(yī)療,、全方位個性化服務以及智能社會管理和決策體系等新興的社會形態(tài)和模式,，這將極大地提升我們的生活質(zhì)量并推動社會的進步。
4.綠色類腦智能計算與超級計算系統(tǒng)
隨著對類腦智能研究的深入進行,，綠色類腦智能計算已成為一個重要的研究方向,。該方向通過借鑒人腦存算一體和脈沖傳導的運作方式來突破傳統(tǒng)計算的限制，并實現(xiàn)更高效和環(huán)保的智能計算,。這不僅有助于提升智能設備的性能,，還為解決能源和環(huán)境問題提供了新的思路。
與此同時對類腦智能超級計算系統(tǒng)的研究也在深入進行中,，這種超級計算系統(tǒng)借鑒了人腦的大規(guī)模并行處理機制并具有超高的算力和能效,，隨著技術的不斷進步我們有理由相信類腦智能超級計算系統(tǒng)將成為未來智能計算的重要發(fā)展方向。
5.展望未來
展望未來,，類腦智能將在多個領域發(fā)揮巨大作用,，它不僅將推動智能交通和智能醫(yī)療等行業(yè)的快速發(fā)展，還將為構建無疆界全方位個性化服務以及智能社會管理和決策體系等新興社會形態(tài)和模式提供有力的支持,。隨著技術的持續(xù)進步和應用場景的不斷拓展,，類腦智能將成為推動社會進步的重要力量，并引領我們進入一個更加智能,、高效和環(huán)保的新時代,。
來源：甘肅省科技廳
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