近日，北京大學(xué)科技成果發(fā)布會(huì)上，北京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系主任、AI專家黃鐵軍預(yù)測(cè)：2022年，世界有望誕生首臺(tái)類腦超級(jí)計(jì)算機(jī)，其將模仿生物大腦處理信息，處理速度和規(guī)模遠(yuǎn)超同類機(jī)型。也就意味著，約20年后尺寸與人腦相當(dāng)又能精確模擬人腦功能的“類腦機(jī)”或?qū)⒚媸馈?/p>
類大腦計(jì)算機(jī)的意義
所謂“類腦計(jì)算”，就是指仿真、模擬和學(xué)習(xí)借鑒人腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過(guò)程，構(gòu)建出具有學(xué)習(xí)能力的超低功耗新型計(jì)算系統(tǒng)。未來(lái)的計(jì)算機(jī)，或許真的越來(lái)越像人類“大腦”。
類大腦計(jì)算機(jī)基于硅芯片，未來(lái)不會(huì)取代今天的計(jì)算機(jī)，但會(huì)增加他們的能力。今天的計(jì)算機(jī)不僅不會(huì)被取代，它們的未來(lái)還會(huì)被當(dāng)做協(xié)處理器，這意味著他們可以串聯(lián)并嵌入到智能手機(jī)和巨大的集中式計(jì)算機(jī)中組成云。
這種新型計(jì)算機(jī)一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是它具有容忍故障的能力，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)是精確的，但他們由于死腦筋，在遇到失敗時(shí)就會(huì)崩潰，但是新型計(jì)算機(jī)不一樣，它是基于生物設(shè)計(jì)，因此它的算法是不斷變化的，而這也使得系統(tǒng)能夠不斷地適應(yīng)并解決故障，從而完成任務(wù)。
首臺(tái)實(shí)時(shí)模擬人腦機(jī)器或4年后出現(xiàn)
目前類腦機(jī)研究仍處在起步階段，其學(xué)習(xí)、創(chuàng)造能力還遠(yuǎn)不如人腦。但是隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，不可否認(rèn)，類腦機(jī)確有達(dá)到甚至超越人腦的可能。
當(dāng)神經(jīng)形態(tài)器件和芯片的精密程度發(fā)展到一定階段后，在信息處理速度上或比人腦快幾個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)在外形上沒(méi)有了人腦骨骼結(jié)構(gòu)的限制。
距離研制出這樣一臺(tái)“電腦”，我們還有多遠(yuǎn)的路要走？根據(jù)歐盟推出的《人類大腦計(jì)劃》，到2022年首臺(tái)實(shí)時(shí)模擬人類大腦的機(jī)器就會(huì)出現(xiàn)，約20年后尺寸與人腦相當(dāng)又能精確模擬人腦功能的類腦機(jī)或?qū)⒚媸馈?/p>
當(dāng)類腦機(jī)的出現(xiàn)必然會(huì)給人們的生活方式，尤其是學(xué)習(xí)方式帶來(lái)巨大的變革。類腦機(jī)可大量減少人類重復(fù)性的工作，同時(shí)其也會(huì)成為創(chuàng)新靈感的來(lái)源之一。
裝有類腦機(jī)的機(jī)器人可能在功能上與真人無(wú)異，會(huì)思考、判斷、學(xué)習(xí)，能夠提供更貼心的服務(wù)，并代替人從事高智力工作，極大地提高工作效率，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
但是，未來(lái)高智能機(jī)器的發(fā)展和廣泛使用也可能帶來(lái)失業(yè)、被誤用等負(fù)面影響，相關(guān)的倫理、風(fēng)險(xiǎn)研究應(yīng)逐步展開(kāi)，相關(guān)法律法規(guī)建設(shè)也應(yīng)同步完善。
強(qiáng)人工智能時(shí)代來(lái)臨
強(qiáng)人工智能時(shí)代會(huì)在未來(lái)20至30年后到來(lái)。人工智能走過(guò)百年發(fā)展歷程，目前已步入新一代AI階段。強(qiáng)人工智能將能夠適應(yīng)環(huán)境，應(yīng)對(duì)未知挑戰(zhàn)，具有自我意識(shí)，達(dá)到并超越人類水平。
類腦機(jī)的誕生將拉開(kāi)強(qiáng)人工智能時(shí)代的序幕，而且2022年將有望誕生首臺(tái)類腦超級(jí)計(jì)算機(jī)。根據(jù)歐盟推出的《人類大腦計(jì)劃》，到2022年首臺(tái)實(shí)時(shí)模擬人類大腦的機(jī)器就會(huì)出現(xiàn)，約20年后尺寸與人腦相當(dāng)又能精確模擬人腦功能的類腦機(jī)或?qū)⒚媸馈?/p>
目前通用人工智能與人類智能水平的巨大差距。當(dāng)前的人工智能系統(tǒng)有智能沒(méi)智慧、有智商沒(méi)情商、會(huì)計(jì)算不會(huì)算計(jì)、有專能無(wú)全能。
類腦智能是人工智能的一種形態(tài)，是人工智能的終極目標(biāo)，也是人工智能重要的研究手段。
神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論近20年來(lái)的長(zhǎng)足進(jìn)步，以及大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)智能計(jì)算的需求，使我們今天再次聚焦類腦計(jì)算。
類腦計(jì)算是一場(chǎng)令人興奮又望而生畏的艱難挑戰(zhàn)，需要組織多學(xué)科交叉的大團(tuán)隊(duì)研究。期望值過(guò)高，又沒(méi)有達(dá)到預(yù)期，隨之帶來(lái)的可能是學(xué)科發(fā)展的低落甚至災(zāi)難，使最初的目標(biāo)成為皇帝的新衣。
類腦超級(jí)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目
英國(guó)曼徹斯特大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院正在研究類腦超級(jí)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目，一臺(tái)擁有100萬(wàn)個(gè)處理器內(nèi)核和1200個(gè)互連電路板的超級(jí)計(jì)算機(jī)，它能像人腦一樣運(yùn)作，是迄今能最準(zhǔn)確模擬人腦的超級(jí)計(jì)算機(jī)。這臺(tái)設(shè)備名為“脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”，英文名為“SpiNNaker”
它不僅能像大腦一樣“思考”，還創(chuàng)造了人腦中神經(jīng)元的模型，并實(shí)時(shí)模擬了比其他計(jì)算機(jī)更多的神經(jīng)元，它的主要任務(wù)是作為模擬部分大腦的模型，如皮質(zhì)模型、基底神經(jīng)節(jié)模型以及脈沖神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的模型等。
傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)的連接機(jī)制并不太適合實(shí)時(shí)大腦建模，SpiNNaker有望比其他機(jī)器更好地實(shí)時(shí)建模更大的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。
不過(guò)目前完全模擬人腦不可能，SpiNNaker等機(jī)器仍然只能管理人腦所進(jìn)行通信的一小部分，超級(jí)計(jì)算機(jī)在獲得獨(dú)立思考能力之前還有很長(zhǎng)的路要走。
即使擁有100萬(wàn)個(gè)處理器，我們也只能達(dá)到人類大腦規(guī)模的1％。不過(guò)，SpiNNaker可以模仿小鼠大腦的功能，鼠腦比人腦小1000倍。
北大視網(wǎng)膜芯片研發(fā)
2015年，北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)啟動(dòng)“腦科學(xué)與類腦計(jì)算”專項(xiàng)。黃鐵軍研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院、視覺(jué)損傷與修復(fù)教育部重點(diǎn)。2017年，仿視網(wǎng)膜芯片一次流片成功。
仿視網(wǎng)膜芯片對(duì)傳統(tǒng)視頻芯片的顛覆主要在于“超速”和“全時(shí)”。眼睛是億萬(wàn)年進(jìn)化而成的精密器官，信息處理機(jī)制優(yōu)越，但由于生理限制，視網(wǎng)膜發(fā)放神經(jīng)脈沖的頻率不可能超過(guò)100 Hz。
仿視網(wǎng)膜芯片采用光電技術(shù)，發(fā)放頻率高達(dá)40 kHz，“超速”人眼數(shù)百倍，能夠“看清”高速旋轉(zhuǎn)葉片的文字。
“全時(shí)”則是指從芯片采集的神經(jīng)脈沖序列中重構(gòu)出任意時(shí)刻的畫面，這是真正實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基礎(chǔ)。
人類由于具有視覺(jué)暫留特性，當(dāng)影視每秒播放數(shù)十幅靜止圖像時(shí)，即可產(chǎn)生連續(xù)的視覺(jué)感受。然而，長(zhǎng)期被誤認(rèn)做智能系統(tǒng)“眼睛”的傳統(tǒng)視頻攝像頭與新一代人工智能并不匹配，視網(wǎng)膜芯片才是真正解決計(jì)算機(jī)視覺(jué)問(wèn)題的第一步。
超速全時(shí)仿視網(wǎng)膜芯片的成功研制，打響了新一代人工智能創(chuàng)新突破的第一槍。這項(xiàng)研究不僅深化了對(duì)生物視覺(jué)系統(tǒng)信息處理過(guò)程的認(rèn)識(shí)，還有望建立其全新的視覺(jué)信息表達(dá)、編碼和分析識(shí)別體系，支撐智能機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等新一代人工智能產(chǎn)品的發(fā)展。
超級(jí)計(jì)算機(jī)的用途
①借助于超級(jí)計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大而且快速的運(yùn)算能力，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)施的亞臨界核試驗(yàn)，與真正核試爆的效果是相同的。
②超級(jí)計(jì)算機(jī)可用來(lái)認(rèn)識(shí)和改進(jìn)汽車、飛機(jī)或輪船等交通工具的空氣流體動(dòng)力學(xué)、燃料消耗、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防撞性，并幫助提高乘坐者舒適度、減少噪音等，所有這些都具有潛在的經(jīng)濟(jì)和安全收益。
③對(duì)地震的模擬能幫助人類探索地震預(yù)測(cè)方法，從而減輕與地震相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。
④借助超級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)氣候變化，從而減輕氣候變化給人類帶來(lái)的破壞。
⑤生物學(xué)已經(jīng)顯示出巨大的計(jì)算需求，超級(jí)計(jì)算機(jī)將幫助尋找疾病治療的革命性方法。
結(jié)尾：
異構(gòu)架構(gòu)在超算系統(tǒng)構(gòu)建層面被廣泛接受，并且將會(huì)成為超級(jí)計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，人工智能應(yīng)用有望成為超算的主流應(yīng)用之一。讓機(jī)器像人腦一樣工作，這已經(jīng)不是幻想，已經(jīng)有科學(xué)家走在實(shí)現(xiàn)它的路上。
【來(lái)源：快科技】
