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,以及项目组內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:如何將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』关係。我们需要做的,就是將这个『因果』,用数学语言定量地表达出来。”
会议室里,討论的气氛异常热烈。
丰院士的学生们,从生物物理的角度,提供了关於突触前后神经元脉衝时序依赖性可塑性(stdp)的详尽实验数据。他们指出,“连接增强”並非简单的线性累加,它与脉衝到达时间的先后顺序、时间间隔,都有著极其复杂的非线性关係。
而高翔,则凭藉他深厚的理论物理功底,將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,將每一个突触的权重 w_ij,视为一个在[0, 1]区间內动態演化的变量。
经过长达数日的激烈討论和推演,一套全新的算法框架,终於在白板上成型。
“我们称之为『临界-赫布动態权重更新算法』。”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內激发,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“烹飪”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叠代中是静態的,可以进行高效的並行计算。而现在,这个矩阵变成了一个动態的、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”。
这意味著,他们需要为模型中数以万亿计的“突触连接”,都赋予独立的、动態变化的属性。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著编码、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,终於编译通过,正式构建完成。
徐涛將其命名为——“脉衝神经元网络-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,即將开始。
“我们不能急於去挑战复杂的识別任务。”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,“我们將构建一个包含十万个『混沌神经元』的隨机连接网络。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、具有固定节律的脉衝信號。这个信號,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『动態权重更新算法』真的生效了,那么在『节拍器』信號的持续刺激下,网络中那些负责传递这个特定节律信號的神经元通路,它们之间的连接强度,应该会得到显著的、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,能將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。