【「AI芯片：科技探索与AGI愿景」阅读体验】+可期之变：从AI硬件到AI湿件

通常情况下，半导体芯片的制造过程是经过光刻、蒸发、扩散、离子注入等物理方法来实现晶体管等元器件的生成和互连。芯片是被封装在一个带有大量引脚、不断耗电和发热的方形硬壳中，这与大脑的结构沿着完全的不同。随着AI热潮的兴起，大脑的抽象模型已被提炼成各种的AI算法，并使用半导体芯片技术加以实现。

而大脑是一个由无数神经元通过突触连接而成的复杂网络，是极其复杂和精密的。大脑在本质上就是一台湿润的软组织生物化学计算机，它通过离子、分子间的相互作用来进行复杂的并行计算。因而未来可期的前景是AI硬件将走向AI湿件。

根据研究，估算出大脑的功率是20W，在进行智力活动时，其功率会增大到25~50W。在大脑进化保持停滞的情况下，依照目前计算机的能耗效率，至少还需要30年的努力才接近其水准，见图1所示。

图1 大脑与计算机的能量效率对比

图2 类脑芯片的前瞻性研究领域AI湿件

为此，一些想法超前的科学家想到，除了研究大脑的抽象数学模型外，能否抛弃传统的芯片实现方式，以化学物质和生物组件、材料及相关现象来构建人工神经网络或提取其功能来用于AI处理，甚至直接用生物体来实现AI功能，这就是从AI硬件走向AI湿件的源头。

在相关的研究中，目前已取得了一定的进展，它将涉及到化学计算、生物计算等相关知识和技术。

所谓化学计算是指应用计算机科学和化学原理进行计算和模拟的跨学科领域，旨在研究化学反应、分子结构、化学性质等方面的计算方法和技术，涉及范围相对广泛，由多个理论可以说明其如何运作。其中，研究最多的理论是BZ计算，也被称为反应-扩散计算，是使用周期性反应的扩散和浓度间的作用来计算。

图3 用酸碱反应表示的基本逻辑门

所谓生物计算是一个新兴的交叉学科领域，其研究灵感来源于自然界生命系统的神奇功能。它将生物学和计算机科学的原理及方法相结合，旨在利用生物分子、生物系统或生物过程进行信息处理和计算。它涉及目前生物学研究领域的前沿，即合成生物学。是旨在构建具有特定功能的细胞，该细胞可以是从头开始设计的，也可以通过修改现有生物体的细胞来得到。这些细胞具有自我复制、代谢、响应环境等基本生命特征。

在生物计算中，又分为真菌计算和基于DNA的计算。

图4 基本的真菌计算机结构

在用化学和生物方法实现AI功能的过程中，要经历5个阶段，见图5所示。

图5 以化学和生物方法实现AI功能各阶段

期待从AI硬件到AI湿件的过程能够加快进程，使人类能尽早一睹AI湿件的容颜。