林浩从京州带回的消息,如同一针强心剂,注入了“新地平线”的两个核心项目组。
百分之三十的即时算力支援,以及一台全新“神威之心-超导版”长达半年的使用权,彻底扫清了笼罩在团队头顶的“算力饥荒”阴影。而那个来自孟院士的“半年之约”,则像一声催征的战鼓,让所有人都感受到了一股沉甸甸的、时不我待的紧迫感。
“未来智能项目组”的反应最为迅速。
在算力危机解除的当天下午,高翔就召集了丰院士团队的李哲等人,以及项目组内所有负责理论与算法的成员,召开了一场闭门的技术攻坚会。
他们的议题只有一个:如何将生物学上那个看似简单的“赫布理论”,转化为一套具体的、可以在计算机上执行的数学算法。
“‘一起激发的神经元,连接会更紧密’。”高翔在白板上写下了这句名言,“这句话,描述的是一个‘因果’关系。我们需要做的,就是将这个‘因果’,用数学语言定量地表达出来。”
会议室里,讨论的气氛异常热烈。
丰院士的学生们,从生物物理的角度,提供了关于突触前后神经元脉冲时序依赖性可塑性(Stdp)的详尽实验数据。他们指出,“连接增强”并非简单的线性累加,它与脉冲到达时间的先后顺序、时间间隔,都有着极其复杂的非线性关系。
而高翔,则凭借他深厚的理论物理功底,将这些复杂的生物学现象,抽象、提炼。他引入了“自组织临界”模型中的概念,将每一个突触的权重 w_ij,视为一个在[0, 1]区间内动态演化的变量。
经过长达数日的激烈讨论和推演,一套全新的算法框架,终于在白板上成型。
“我们称之为‘临界-赫布动态权重更新算法’。”高翔向徐涛和索菲亚解释最终的成果,“简单来说,每当神经元j在神经元i之后一个极短的时间窗口内激发,它们之间的连接权重 w_ij 就会有一次微小的增强。反之,则有一次微小的衰减。同时,我们引入一个全局的抑制因子,防止任何单一的连接权重被无限强化,从而保证整个网络的稳定性。”
这个算法,既保留了“赫布理论”的核心思想,又融入了“自组织临界”的稳定性机制,是在场所有物理学家、生物学家和计算机科学家智慧的结晶。
拿到了这份珍贵的理论“食谱”,徐涛和索菲亚立刻开始了紧张的“烹饪”工作。
这项任务的难度,远超他们之前的任何一次编码。他们需要重构整个神经网络的底层架构。在传统的神经网络中,权重矩阵在一次训练迭代中是静态的,可以进行高效的并行计算。而现在,这个矩阵变成了一个动态的、每一个元素都在根据网络自身的活动而实时变化的“生命体”。
这意味着,他们需要为模型中数以万亿计的“突触连接”,都赋予独立的、动态变化的属性。这其中的数据读写和同步锁的复杂性,足以让任何一个超算工程师感到头皮发麻。
整整两周时间,徐涛和索菲亚几乎是以实验室为家。在“神威之心”的全力支持下,他们不眠不休地进行着编码、调试和优化。
两周后,一个全新的、凝聚了无数心血的神经网络模型,终于编译通过,正式构建完成。
徐涛将其命名为——“脉冲神经元网络-可塑性版”(SNN-plasticity V1.0)。
模型诞生的当天下午,项目组所有成员,包括特意从实验室赶来的丰院士本人,都聚集在了“神威之心”的控制中心。
第一次验证性测试,即将开始。
“我们不能急于去挑战复杂的识别任务。”丰院士根据他丰富的神经科学实验经验,设计了第一个测试方案,“我们首先要验证的,是这个网络最基本的能力——它是否真的能像生物大脑一样,通过学习,形成‘记忆’。”
他提出的实验方案,在神经科学领域非常经典,被称为“节拍器”测试。
“实验很简单。”丰院士解释道,“我们将构建一个包含十万个‘混沌神经元’的随机连接网络。然后,从外部向网络中的某个特定区域(比如输入层的一百个神经元),施加一个简单的、具有固定节律的脉冲信号。这个信号,就像一个稳定敲击的‘节拍器’。”
“理论上,”他的目光扫过在场的每一个人,“如果我们的‘动态权重更新算法’真的生效了,那么在‘节拍器’信号的持续刺激下,网络中那些负责传递这个特定节律信号的神经元通路,它们之间的连接强度,应该会得到显着的、可观测的强化。”
“也就是说,网络应该会‘记住’这个节拍。”
为了能直观地观测到这个过程,徐涛还特意编写了一个可视化程序。这个程序,能将网络中数万亿个突触连接的强度,以“光点”的形式,实时地渲染在一个三维的全息图像中。连接强度越高,光点就越明亮。
一切准备就绪。
徐涛站在控制台前,深吸一口气,按下了执行按钮。
“‘节拍器’测试,开始!”
控制中心巨大的全息屏幕上,瞬间出现了一片浩瀚的“星空”。每一个微小的光点,都代表着一个突触连接。此刻,这片星空充满了随机闪烁的微光,明暗不定, chaotic and unpredictable,这正是网络内部“混沌神经元”自发活动的体现。
接着,一道微弱但稳定的、频率为10赫兹的脉冲信号,被注入到网络的“左下角”区域。
起初,这道信号就像投入大海的一颗石子,除了在注入点附近激起一小片涟漪外,很快就被整个网络浩瀚的混沌背景所淹没。
时间一分一秒地过去。
一分钟,两分钟……
屏幕上的“星空”,依旧是一片随机闪烁的混沌。似乎什么都没有发生。索菲亚的手心,甚至渗出了一丝细汗。
但是,在场的理论家们,无论是高翔还是丰院士,表情都异常专注。他们知道,真正的变化,正在这片看似混沌的表象之下,以一种极其缓慢、但却不可逆转的方式,悄然发生着。
终于,在测试进行到第五分钟的时候,一个眼尖的博士生,突然指着屏幕的某个区域,发出一声低呼。
“看!那里!”
顺着他手指的方向,众人看到,在那片随机闪烁的“星空”中,从信号注入的“左下角”开始,一条由数十个、数百个比周围更明亮的“光点”组成的、极其微弱的“光路”,正在艰难地、一点点地浮现出来!
它就像黑夜中,一条由萤火虫组成的、蜿蜒曲折的小径。
随着“节拍器”信号的持续输入,这条“光路”变得越来越清晰,越来越明亮!更多的神经元被激活,更多的突触连接被强化,这条“记忆”的通路,正在以肉眼可见的速度,被“雕刻”在混沌的背景之上!
十分钟后,那条微弱的“小径”,已经变成了一条清晰、明亮的“光带”,在浩瀚的星空中熠熠生辉,稳定地传递着那个10赫兹的节律信号!
网络,在混沌的背景上,成功地“雕刻”并“记忆”住了这个节律!
“停止输入信号!”丰院士果断地命令道。
徐涛立刻切断了外部的“节拍器”信号。
接下来发生的一幕,让在场所有人都屏住了呼吸。
在外部刺激消失后,那条被强化了的“光带”,并没有立刻熄灭!它依旧在明亮地闪烁着,网络依靠着已经形成的“记忆”结构,在没有任何外部输入的情况下,自发地、按照那个被强化的通路,继续“回响”出那个熟悉的、10赫兹的节律!
这个“回响”持续了十几秒后,才在内部噪声的干扰下,慢慢地衰减、消失,整个网络又恢复到了最初的混沌状态。
实验,完美成功!
控制中心里,爆发出了一阵雷鸣般的热烈掌声!
他们做到了!他们第一次,让一个完全由代码构成的、充满了混沌与随机性的网络,像生物大脑一样,学会了记忆!
这是人工智能领域,一次里程碑式的突破!
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