在人工智能的語(yǔ)境里，“算力”是個(gè)繞不開(kāi)的詞。GPU 用TOPS（Tera Operations Per Second，每秒萬(wàn)億次運(yùn)算）來(lái)衡量計(jì)算速度。那么，如果把人類大腦也放到這套體系里，它的算力到底能達(dá)到什么程度？

1. 人腦的基本“硬件參數(shù)”

神經(jīng)元數(shù)量：約860億

突觸數(shù)量：約100萬(wàn)億（10^14）

單個(gè)神經(jīng)元的放電頻率：平均 0.1 ~ 200 Hz，極限約 1000 Hz

信號(hào)傳遞速度：1 ~ 120 m/s

功耗：約 20W（安靜狀態(tài)時(shí)）

類比計(jì)算機(jī)：

神經(jīng)元 ≈ CPU/GPU 核心

突觸 ≈ 總線與緩存連接

神經(jīng)遞質(zhì) ≈ 信號(hào)協(xié)議/電流脈沖

2. 人腦算力的科學(xué)估算

科學(xué)界沒(méi)有統(tǒng)一結(jié)論，以下幾種計(jì)算方法常見(jiàn)：

方法一：突觸活動(dòng)量估算

100萬(wàn)億個(gè)突觸

平均每秒 10 次信號(hào)傳遞

結(jié)果 ≈ 10^15 次運(yùn)算/秒 ≈1000 TOPS

方法二：神經(jīng)元計(jì)算量估算

假設(shè)每個(gè)神經(jīng)元平均 1000 個(gè)突觸

神經(jīng)元每秒 100 次放電

860億 × 1000 × 100 = 8.6 × 10^15 ≈1萬(wàn) TOPS

方法三：能量消耗對(duì)比

大腦 20W 功率

若等效于數(shù)字電路，計(jì)算效率 ≈ 10^17 ~ 10^18 ops/s

換算 ≈10萬(wàn) ~ 100萬(wàn) TOPS

綜上，人腦算力估算范圍：1000 ~ 100萬(wàn) TOPS。

3. 人腦算力的體現(xiàn)

(1) 并行計(jì)算

人腦不是串行的 CPU，而是數(shù)百億核心的超級(jí)并行處理器。例子：開(kāi)車時(shí)可以同時(shí)看路、聽(tīng)聲音、踩剎車、聊天。

(2) 高能效比

人腦：1000+TOPS，功耗 20W

GPU：1000TOPS，功耗 300W 以上能效比差了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

(3) 模式識(shí)別與預(yù)測(cè)

人腦擅長(zhǎng)“模糊輸入 → 精準(zhǔn)識(shí)別”：

模糊背影認(rèn)人

聽(tīng)半句話補(bǔ)全語(yǔ)義

一次經(jīng)驗(yàn)就能預(yù)測(cè)下一次結(jié)果

(4) 少樣本學(xué)習(xí)

AI 模型需要上萬(wàn)樣本才能識(shí)別“貓”，小孩只看幾次就能掌握。

(5) 自適應(yīng)與冗余

每天都有上萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元死亡，大腦依舊穩(wěn)定工作。受損后還能通過(guò)神經(jīng)可塑性重組功能區(qū)。

4. 人腦算力的“隱形功能”

人腦的算力不僅體現(xiàn)在數(shù)字上，還體現(xiàn)在它能完成的復(fù)雜任務(wù)上。比如：

跨模態(tài)融合：大腦能把視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的信息同時(shí)整合，比如你能在嘈雜的餐廳里，通過(guò)看嘴型和聽(tīng)聲音來(lái)理解對(duì)方說(shuō)話。

上下文推理：看到“一只貓鉆進(jìn)了箱子”，哪怕沒(méi)看到后續(xù)畫(huà)面，你也能自然地想象貓?jiān)谙渥永铩?/p>

創(chuàng)造力與抽象：不僅能識(shí)別已知模式，還能發(fā)明新概念，比如數(shù)學(xué)公式、詩(shī)歌或機(jī)器設(shè)計(jì)。

這些能力在 AI 模型里往往需要單獨(dú)模塊、龐大算力和大量數(shù)據(jù)才能勉強(qiáng)模擬。

5. 人腦算力與“時(shí)間效率”

數(shù)字芯片的計(jì)算速度以GHz為單位，而神經(jīng)元的放電頻率只有百 Hz，看似“慢如蝸?！薄５竽X的秘訣在于：

極端并行：數(shù)百億神經(jīng)元同步運(yùn)作，彌補(bǔ)了單個(gè)神經(jīng)元速度的不足。

稀疏編碼：不是所有神經(jīng)元同時(shí)全速工作，而是根據(jù)任務(wù)動(dòng)態(tài)激活最合適的網(wǎng)絡(luò)，這大大節(jié)省了能量。

預(yù)測(cè)先行：大腦并非等信息“全部到齊”才處理，而是實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和補(bǔ)全，例如看到幾幀畫(huà)面，就能預(yù)判下一個(gè)動(dòng)作。

因此，大腦雖然頻率低，但在“反應(yīng)速度”上依舊比芯片靈活。

6. 人腦與 AI 的差距與啟發(fā)機(jī)

雖然人腦的算力遠(yuǎn)超現(xiàn)有芯片，但在工程上它也有“短板”：

精確數(shù)值運(yùn)算差：人腦不擅長(zhǎng)高精度計(jì)算，比如復(fù)雜的積分、矩陣運(yùn)算，需要借助工具。

存儲(chǔ)不可控：人類記憶會(huì)遺忘、篡改，而計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能長(zhǎng)期保持原樣。

可編程性不足：人腦無(wú)法像芯片一樣按指令嚴(yán)格執(zhí)行邏輯。

這也恰好說(shuō)明了：

芯片更適合數(shù)值計(jì)算與邏輯控制；

人腦更擅長(zhǎng)模式識(shí)別、預(yù)測(cè)與創(chuàng)造。

AI 芯片的發(fā)展趨勢(shì)，也正是向“腦式計(jì)算”學(xué)習(xí)：更多并行、更低能耗、更強(qiáng)適應(yīng)性。

7. 工業(yè)智能的“類腦實(shí)踐”機(jī)

雖然人腦的算力遠(yuǎn)超現(xiàn)有人工智能芯片，但在工業(yè)和邊緣計(jì)算場(chǎng)景中，幾十 TOPS 的算力也能完成非常多的任務(wù)。例如，深圳市鋇錸技術(shù)有限公司的產(chǎn)品就很好地體現(xiàn)了這一點(diǎn)：

ARMxy 系列 BL410：內(nèi)置1TOPS NPU，可以完成視頻分析、人臉識(shí)別、圖像分類等智能任務(wù)，適用于工廠自動(dòng)化、邊緣計(jì)算、AIoT 等場(chǎng)景。

BL450：擁有6 TOPS NPU，算力更強(qiáng)，能夠處理更復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)模型，實(shí)現(xiàn)多路視頻分析、機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)、智能決策等功能。

這說(shuō)明，即便算力遠(yuǎn)低于人腦，合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化算法，工業(yè) AI 依然可以在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮巨大價(jià)值，讓機(jī)器具備感知、分析和決策能力。

審核編輯 黃宇