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类脑机: 像人脑那样工作思考

时间:2018-12-05 10:13来源: 作者:admin 点击: 1 次
实习记者于紫月让机器像人脑一样工作——这不是幻想,已经有科学家走在实现它的路上。据外媒报道,英国曼彻斯特大学计算机科学学院“激活”了世界上最大的“大脑”——一台类脑超级计算机SpiNNaker。据曼彻斯特大学官网介绍,这台计算机拥有100万个处理器内核

熟训练记者 于紫月

让机械像人脑一样事情——这不是空想,已经有科学家走在实现它的路上。

据外媒报道,英国曼彻斯特大年夜学计算机科学学院“激活”了天下上最大年夜的“大年夜脑”——一台类脑超级计算机SpiNNaker。据曼彻斯特大年夜学官网先容,这台计算机拥有100万个处置惩罚器内核(processor cores),每秒可进行200万亿次运算,处置惩罚信息的要领与人脑类似。SpiNNaker设计师、计算机工程教授史蒂夫·弗伯表示,该类脑超算“重构了传统计算机的事情要领”。

模拟生物大年夜脑的信息处置惩罚要领

“SpiNNaker之以是被称为类脑超级计算机,是由于它在仿照生物大年夜脑处置惩罚信息的要领,而且处置惩罚速率和规模远超同类机型,但在体系布局上与传统意义的超级计算机有显明不合。我更倾向于把这类仿照生物大年夜脑的机械统称为‘类脑机’。”北京大年夜学计算机科学技巧系主任黄铁军在接收科技日报记者采访时表示,超级计算机每每是指机能更高、规模更大年夜的传统计算机,而类脑机则是指借鉴、模拟生物大年夜脑神经系统布局和信息处置惩罚历程的智能机械,而非纯真进行计算义务的传统计算机。

美国加州科技大年夜黉舍长秦志刚也持有相同不雅点。“类脑机与传统计算机的事情要领不合。”他表示,小我计算机每每只有1其中央处置惩罚器(CPU),该CPU功能强盛年夜,可处置惩罚多种义务,但在这种模式下,义务只能被接续处置惩罚,即处置惩罚完一个、才能处置惩罚下一个。但类脑机的原型——生物大年夜脑的事情要领并非如斯。据统计,人的大年夜脑中约有1000亿个神经元,这些神经元是人脑神经系统最基础的布局和功能单位。每个神经元均可被当作是一个简化版CPU,其计算功能虽比不上计算机的CPU,但胜在数量多,且每个神经元均可自力完成义务。简而言之,可以把大年夜脑当作是由多个同时运转的CPU组成的机械,其具有高效的多义务信息处置惩罚能力。

惯例超级计算机虽也有大年夜量CPU,然则这些CPU只能进行简单并行事情,比拟之下,生物神经元彼此毗连形成的收集布局要繁杂得多。

那么,类脑机若何仿照生物大年夜脑中神经元之间的信息互换和处置惩罚历程?

大年夜脑中每个神经元经由过程数千个神经突触与其他神经元毗连,构成可感知、综合处置惩罚、反馈信息的神经收集系统。感知到外界旗子灯号后,上游神经元可将旗子灯号以神经脉冲的形式“发送”给多个下流神经元,下流神经元再将这一脉冲旗子灯号通报给更多的神经元。这些神经脉冲旗子灯号在神经元之间的通报历程实际上等于大年夜脑处置惩罚信息的历程。

“类脑机经由过程大年夜规模神经形态芯片模拟生物神经收集,每块芯片上都集成了大年夜量电子或光子神经元和突触阵列。”黄铁军先容,与生物神经元不合,电子版神经元的毗连状态可经由过程软件实现。类脑机处置惩罚信息也采纳通报神经脉冲旗子灯号的要领进行,只是平日不是直接采纳生物神经收集的毗连模式,而是采纳路由互换的要领,提高机动性。一种典范的做法是将脉冲旗子灯号打包,然后使用包裹上的“送达地址”等信息实现面向下流神经元的精准送达;待下流神经元收到大年夜量的信息包,而后按照自身的处置惩罚特点天生新的脉冲,再将信息“送达”出去,周而来去。当这种类脑机的计算精度达到必然程度后,就能孕育发生仅生物大年夜脑才具有的某些功能,以致可能呈现“灵感涌现”等高档智能。

更节能,可匆匆进相关学科成长

1981年,美国生物学家杰拉尔德·艾德曼提出了“综合神经建模”理论,这位科学家成为仿真生物大年夜脑领域的前驱者。30多年来,人们破费了大年夜量的精力、财力钻研类脑算法、模型及配套硬件举措措施。以SpiNNaker为例,该项目始建于2006年,迄今已破费了约1500万欧元。

那么,类脑机为何能让人们如斯入神并为之付出诸多努力?“类脑机拥有现阶段主流人工智能模型(如深度神经收集)无法相比的高智能、低能耗的上风。”中国科学院自动化钻研所副所长刘成林表示,深度神经收集每每只具有完成单一义务的智能,如图片识别、语音识别等,短缺综合处置惩罚不合场景信息的能力,这也是制约其未来成长的瓶颈问题之一。类脑机则得益于仿照大年夜脑的“先天上风”,在综合感知、推理等方面的能力更为凸起。

类脑机在低能耗方面具有显著的上风。人脑履行计算义务所耗损的能量要比今朝通用计算机低很多。正如欧盟在其推出的《人类大年夜脑方案(Human Brain Project)》申报中指出,在处置惩罚等量义务时,今朝没有任何人工系统能够媲丽人脑的低能耗。人类大年夜脑的能耗功率一样平常在20瓦摆布,而一台常用条记本电脑的耗能功率约为100瓦。这种差距在基于人工神经收集的人工智能上体现得更为显现。2016年,阿尔法狗对战围棋九段高手李世石时,该人工智能法度模范的功耗达1兆瓦,将近人脑的5万倍。“现阶段类脑机的能耗虽无法降至人脑水平,但比人工神经收集节能。”刘成林表示。

另一方面,类脑机的钻研可以匆匆进脑科学和神经科学钻研的成长。大年夜脑是人身体中最繁杂的器官,其神经布局和运行机理至今仍有很多不清楚的地方,靠影像手法难以直接不雅测。刘成林指出,类脑机作为模拟大年夜脑的计算模型,经由过程计算孕育发生类似大年夜脑的活动和智能行为,可以反过来为脑神经布局和功能的钻研供给有益的启迪。同时,脑科学和神经科学的前进也将匆匆进类脑机向更高智能标的目的成长。

首台实时模拟人脑机械或4年后呈现

“今朝类脑机钻研仍处在起步阶段,其进修、创造能力还远不如人脑。然则跟着相关技巧的进一步成长,不成否认,类脑机确有达到以致逾越人脑的可能。”秦志刚说。

黄铁军则描画了未来类脑机的蓝图:当神经形态器件和芯片的周详程度成长到必然阶段后,在信息处置惩罚速率上或比人脑快几个数量级,同时在形状上没有了人脑骨骼布局的限定……

间隔研制出这样一台“电脑”,我们还有多远的路要走?黄铁军先容说,按照欧盟推出的《人类大年夜脑方案》,到2022年首台实时模拟人类大年夜脑的机械就会呈现,约20年后尺寸与人脑相称又能精确模拟人脑功能的类脑机或将面世。

当类脑机呈现后,它会给我们的生活带来哪些改变?“类脑机的呈现肯定会给人们的生活要领,尤其是进修要领带来巨大年夜的变更。类脑机可大年夜量削减人类重复性的事情,同时其也会成为立异灵感的源头之一。”秦志刚表示。

刘成林觉得,装有类脑机的机械人可能在功能上与真人无异,会思虑、判断、进修,能够供给更知心的办事,并代替身从事高智力事情,极大年夜地提高事情效率,匆匆进社会经济成长。然则,未来高智能机械的成长和广泛应用也可能带来掉业、被误用等负面影响,相关的伦理、风险钻研应慢慢展开,相关司执法例扶植也应同步完善。

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