出處：OFweek  

近日，北京大學(xué)科技成果發(fā)布會上，北京大學(xué)計算機科學(xué)技術(shù)系主任、AI專家黃鐵軍預(yù)測：2022年，世界有望誕生首臺類腦超級計算機，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”或?qū)⒚媸馈?/p>

類大腦計算機的意義

所謂“類腦計算”，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)和信息處理過程，構(gòu)建出具有學(xué)習(xí)能力的超低功耗新型計算系統(tǒng)。未來的計算機，或許真的越來越像人類“大腦”。

類大腦計算機基于硅芯片，未來不會取代今天的計算機，但會增加他們的能力。今天的計算機不僅不會被取代，它們的未來還會被當(dāng)做協(xié)處理器，這意味著他們可以串聯(lián)并嵌入到智能手機和巨大的集中式計算機中組成云。

這種新型計算機一個最大的優(yōu)點是它具有容忍故障的能力，傳統(tǒng)計算機是精確的，但他們由于死腦筋，在遇到失敗時就會崩潰，但是新型計算機不一樣，它是基于生物設(shè)計，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)。

首臺實時模擬人腦機器或4年后出現(xiàn)

目前類腦機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數(shù)量級，同時在外形上沒有了人腦骨骼結(jié)構(gòu)的限制。

距離研制出這樣一臺“電腦”，我們還有多遠(yuǎn)的路要走？根據(jù)歐盟推出的《人類大腦計劃》，到2022年首臺實時模擬人類大腦的機器就會出現(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或?qū)⒚媸馈?/p>

當(dāng)類腦機的出現(xiàn)必然會給人們的生活方式，尤其是學(xué)習(xí)方式帶來巨大的變革。類腦機可大量減少人類重復(fù)性的工作，同時其也會成為創(chuàng)新靈感的來源之一。

裝有類腦機的機器人可能在功能上與真人無異，會思考、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)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

但是，未來高智能機器的發(fā)展和廣泛使用也可能帶來失業(yè)、被誤用等負(fù)面影響，相關(guān)的倫理、風(fēng)險研究應(yīng)逐步展開，相關(guān)法律法規(guī)建設(shè)也應(yīng)同步完善。

強人工智能時代來臨

強人工智能時代會在未來20至30年后到來。人工智能走過百年發(fā)展歷程，目前已步入新一代AI階段。強人工智能將能夠適應(yīng)環(huán)境，應(yīng)對未知挑戰(zhàn)，具有自我意識，達(dá)到并超越人類水平。

類腦機的誕生將拉開強人工智能時代的序幕，而且2022年將有望誕生首臺類腦超級計算機。根據(jù)歐盟推出的《人類大腦計劃》，到2022年首臺實時模擬人類大腦的機器就會出現(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)有智能沒智慧、有智商沒情商、會計算不會算計、有專能無全能。

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)、計算機科學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論近20年來的長足進(jìn)步，以及大數(shù)據(jù)時代對智能計算的需求，使我們今天再次聚焦類腦計算。

類腦計算是一場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)隊研究。期望值過高，又沒有達(dá)到預(yù)期，隨之帶來的可能是學(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。

類腦超級計算機項目

英國曼徹斯特大學(xué)計算機科學(xué)學(xué)院正在研究類腦超級計算機項目，一臺擁有100萬個處理器內(nèi)核和1200個互連電路板的超級計算機，它能像人腦一樣運作，是迄今能最準(zhǔn)確模擬人腦的超級計算機。這臺設(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，并實時模擬了比其他計算機更多的神經(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)超級計算機的連接機制并不太適合實時大腦建模，SpiNNaker有望比其他機器更好地實時建模更大的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。

不過目前完全模擬人腦不可能，SpiNNaker等機器仍然只能管理人腦所進(jìn)行通信的一小部分，超級計算機在獲得獨立思考能力之前還有很長的路要走。

即使擁有100萬個處理器，我們也只能達(dá)到人類大腦規(guī)模的1％。不過，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)委員會啟動“腦科學(xué)與類腦計算”專項。黃鐵軍研究團(tuán)隊聯(lián)合北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院、視覺損傷與修復(fù)教育部重點。2017年，仿視網(wǎng)膜芯片一次流片成功。

仿視網(wǎng)膜芯片對傳統(tǒng)視頻芯片的顛覆主要在于“超速”和“全時”。眼睛是億萬年進(jìn)化而成的精密器官，信息處理機制優(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”則是指從芯片采集的神經(jīng)脈沖序列中重構(gòu)出任意時刻的畫面，這是真正實現(xiàn)計算機視覺的基礎(chǔ)。

人類由于具有視覺暫留特性，當(dāng)影視每秒播放數(shù)十幅靜止圖像時，即可產(chǎn)生連續(xù)的視覺感受。然而，長期被誤認(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算機視覺問題的第一步。

超速全時仿視網(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。這項研究不僅深化了對生物視覺系統(tǒng)信息處理過程的認(rèn)識，還有望建立其全新的視覺信息表達(dá)、編碼和分析識別體系，支撐智能機器人、無人機等新一代人工智能產(chǎn)品的發(fā)展。

超級計算機的用途

①借助于超級計算機的強大而且快速的運算能力，在實驗室實施的亞臨界核試驗，與真正核試爆的效果是相同的。

②超級計算機可用來認(rèn)識和改進(jìn)汽車、飛機或輪船等交通工具的空氣流體動力學(xué)、燃料消耗、結(jié)構(gòu)設(shè)計、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對地震的模擬能幫助人類探索地震預(yù)測方法，從而減輕與地震相關(guān)的風(fēng)險。

④借助超級計算機預(yù)測氣候變化，從而減輕氣候變化給人類帶來的破壞。

⑤生物學(xué)已經(jīng)顯示出巨大的計算需求，超級計算機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，并且將會成為超級計算機的一個重要發(fā)展趨勢，人工智能應(yīng)用有望成為超算的主流應(yīng)用之一。讓機器像人腦一樣工作，這已經(jīng)不是幻想，已經(jīng)有科學(xué)家走在實現(xiàn)它的路上。