姓名 符子龍上遥，學號14020120006

【嵌牛導(dǎo)讀】近年來搏屑，隨著圖像處理、模式識別粉楚、機器翻譯辣恋、數(shù)據(jù)挖掘等一系列以智能為核心的應(yīng)用加速興起，傳統(tǒng)“電腦”愈發(fā)顯得“力不從心”模软，人們也開啟了比“曼哈頓計劃”更具挑戰(zhàn)性的“仿腦”和“造腦”計劃伟骨。所謂“類腦計算”，就是指仿真燃异、模擬和學習借鑒人腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程携狭，構(gòu)建出具有學習能力的超低功耗新型計算系統(tǒng)。未來的計算機回俐，或許真的越來越像人類“大腦”逛腿。

【嵌牛鼻子】人工智能，類腦計算鲫剿，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片

【嵌牛提問】人類失去“電腦”鳄逾，世界將會怎樣稻轨？類腦計算機與傳統(tǒng)的馮諾伊曼結(jié)構(gòu)的區(qū)別灵莲？

【嵌牛正文】

即便是人們把目前得到廣泛應(yīng)用的計算機叫做“電腦”，但實際上它們離真正的人類“大腦”還有較大距離殴俱。近年來政冻，隨著圖像處理、模式識別线欲、機器翻譯明场、數(shù)據(jù)挖掘等一系列以智能為核心的應(yīng)用加速興起，傳統(tǒng)“電腦”愈發(fā)顯得“力不從心”李丰，人們也開啟了比“曼哈頓計劃”更具挑戰(zhàn)性的“仿腦”和“造腦”計劃苦锨。所謂“類腦計算”，就是指仿真趴泌、模擬和學習借鑒人腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程舟舒，構(gòu)建出具有學習能力的超低功耗新型計算系統(tǒng)。未來的計算機嗜憔，或許真的越來越像人類“大腦”秃励。

“電腦”已來——人類大腦的極致克隆

當你在報紙上讀到一段文字時，它已經(jīng)歷過一段奇妙的旅程吉捶。在這段旅程中夺鲜，它先后被轉(zhuǎn)換成二進制機器語言皆尔，進行數(shù)據(jù)傳輸、物理單元存儲币励、字符轉(zhuǎn)換及顯示和打印輸出等一系列繁瑣過程慷蠕，最后以標準格式被印刷到報紙上。隨著視頻處理榄审、語音識別砌们、機器翻譯、數(shù)據(jù)挖掘等智能化應(yīng)用時代的加速到來搁进，數(shù)據(jù)處理量成指數(shù)倍增長浪感，傳統(tǒng)計算機設(shè)備越來越“不堪重負”。

相比于“谷歌大腦”用了上萬個處理器饼问、耗時數(shù)天來學習如何識別貓臉影兽，相比于“阿爾法狗”平均每局圍棋耗電費用近3000美元，僅僅由大量神經(jīng)元通過突觸連接在一起的人類大腦顯得既“聰明”又“省電”莱革，而構(gòu)成人腦的龐大復(fù)雜運算網(wǎng)絡(luò)也成為研究熱點峻堰。目前，模擬人腦神經(jīng)元信息處理機制的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)盅视，已成為“智能時代”最為重要的信息處理與建模方法捐名，把深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機融合成“類腦計算”也日益受到世界各科技強國的高度關(guān)注。

發(fā)軔于1956年的人工智能曾試圖賦予計算機更多的“類人智能”闹击，由此衍變而來的“類腦計算”已成為人類追求使計算機擁有自主學習镶蹋、想象創(chuàng)造的“終極目標”∩桶耄“類腦計算”是指通過仿真贺归、模擬和學習借鑒人腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信息處理過程的裝置、模型與方法断箫，構(gòu)建出可實時處理非結(jié)構(gòu)化信息拂酣、具有學習能力的超低功耗新型計算系統(tǒng)，目標就是制造可被稱為真正“電腦”的類腦計算機仲义。

早在2008年婶熬，美國工程院就把“大腦反向工程”列為本世紀14個重大工程項目之一，旨在對人腦意識原理和計算方式做深度“解剖”埃撵。目前赵颅，美國空軍研究實驗室正在與IBM公司合作研制大腦啟發(fā)式超級計算系統(tǒng)，這種由芯片陣列組成的“類腦計算”系統(tǒng)的識別和感官處理能力相當于人腦的6400萬個神經(jīng)元和160億個神經(jīng)突觸盯另。美國國防部高級研究計劃局（DARPA）投入巨資資助IBM公司研制的計算機芯片“真北”性含，采用了類腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，在執(zhí)行圖像識別與綜合感官處理等復(fù)雜認知任務(wù)時鸳惯，效率遠遠高于傳統(tǒng)計算機芯片商蕴。在此基礎(chǔ)上叠萍，美國正在加緊構(gòu)建類腦超級計算平臺，一臺真正的“用電大腦”或?qū)⒌絹怼?/p>

不再“燒腦”——像人腦一樣高速運行

在“真北”芯片問世之時绪商，這枚包含了100萬個神經(jīng)元與超過2億個突觸的芯片就震驚世界苛谷，成功入選當年的“十大科學突破”。這種模擬神經(jīng)元和突觸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片將打破傳統(tǒng)計算機超過70年的工作模式格郁，甚至將成為人類研發(fā)百萬兆級速度新一代超級計算機的“算力引擎”腹殿。

與人腦一樣，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片打造的“類腦計算”也具有顯著的高速運行和低能耗特征例书。研究表明锣尉，讓一臺超級計算機完成與人類大腦同等任務(wù)的工作，需要消耗的能量是人腦的1000萬倍决采，巨大的能耗壓力也成為計算能力增長的一大技術(shù)瓶頸自沧。此外，在處理諸如模式識別等復(fù)雜問題時树瞭，計算機的運算能力其實遠遠不如人腦拇厢。未來我們要想邁入 “智能時代”，可絕不能靠著傳統(tǒng)計算機芯片繼續(xù)“燒腦”晒喷。

“類腦計算”的研究主要包括神經(jīng)科學孝偎、大腦信息處理原理、類腦計算器和類腦學習與處理算法等領(lǐng)域凉敲。目前衣盾，人們對于自己的大腦是如何“工作”的已經(jīng)積累了豐富知識，在此基礎(chǔ)上荡陷，為新一代“電腦”配上更好的硬件和算法成為當務(wù)之急雨效。德國研究人員已經(jīng)實現(xiàn)了在8英寸硅片上集成20萬個神經(jīng)元和5000萬個突觸的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片設(shè)計迅涮，并進一步搭建了使用“神經(jīng)形態(tài)處理器”的計算機废赞，與人腦在某些特征上已經(jīng)高度相似。

“類腦計算”研究的初衷叮姑，就是在不影響性能的前提下進一步降低現(xiàn)有計算設(shè)備功耗唉地，或是在相同功耗下實現(xiàn)更高的計算速度。但要想真正實現(xiàn)高度“類人”水平的人工智能传透，還需要進一步理解人腦對于信息處理及學習算法耘沼。從2013年開始，美國就宣布啟動了“腦活動繪圖”朱盐，重點資助開展大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的人腦研究領(lǐng)域群嗤。DARPA近年來更是啟動了數(shù)十項旨在提高對大腦了解和應(yīng)用的研究項目，其中可靠神經(jīng)接口技術(shù)兵琳、恢復(fù)編碼存儲器集成神經(jīng)裝置等項目已經(jīng)初具“類腦計算”的諸多特征狂秘。

最強“戰(zhàn)腦”——用科技組裝的“作戰(zhàn)大腦”

早在“阿爾法狗”與職業(yè)圍棋選手對局時骇径，就有人推測“阿爾法狗”采用的已經(jīng)是“類人腦”的高度智能技術(shù)。其實者春，“阿爾法狗”只是結(jié)合了類腦與非類腦的計算與智能破衔，完美發(fā)揮各自特長才取得了如此巨大的成功。未來功耗更低钱烟、更加智能的“類腦計算”一旦到來晰筛，或?qū)㈤_啟智能化革命的序幕，對社會生活和軍事變革產(chǎn)生廣泛而深遠的影響拴袭。

正是基于此读第，美國早已將關(guān)注點聚焦到“類腦計算”，試圖打造應(yīng)對未來戰(zhàn)爭的最強“戰(zhàn)腦”拥刻。DARPA從2008年起開始資助IBM公司的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片研究卦方。如今，IBM公司已經(jīng)發(fā)布了“真北”的升級版“類腦”芯片泰佳，集運算盼砍、通信、存儲功能于一體逝她，還進一步搭建起神經(jīng)元“類腦計算”原型機浇坐，引起世界各國的高度關(guān)注。同時黔宛，他們還積極發(fā)展能夠模擬人腦認知和推理能力的類腦芯片處理器近刘，開展包括“傳感與分析自適應(yīng)局部學習”等多個項目研究。就拿目前Google公司提出的深度增強學習算法而言臀晃，就可實現(xiàn)通過不斷試錯學習提高人工智能水平扎狱，將為未來模式識別的軍事應(yīng)用發(fā)揮重要作用梧田。

除了用科技組裝的“作戰(zhàn)大腦”，未來軍事應(yīng)用最為火爆的當屬具有“類腦智能”的新一代機器人∈改澹“類腦智能”機器人不同于通過預(yù)先設(shè)定規(guī)則而實現(xiàn)各種動作及行為的“機器”换薄，它是可通過模仿人類及與環(huán)境交互而作出決策的“智能一族”换可。目前色建，DARPA已經(jīng)開展了名為“阿凡達”的研究項目，旨在通過探索人類機能整合神經(jīng)代碼宦棺，進行進攻性武器和系統(tǒng)的“類腦”控制瓣距。此外，他們還曾投入巨資研究自主式雙腳機器人代咸，可實現(xiàn)“機器人大兵”執(zhí)行諸如搜索監(jiān)視蹈丸、救助傷員、攻擊威脅目標等一系列作戰(zhàn)任務(wù)。同時逻杖，各類“腦控”無人車和無人機也正在加速研制過程中慨默，未來具有“類腦智能”的無人設(shè)備就可通過自主“思考”實現(xiàn)無人駕駛與飛行。

當然弧腥，“類腦計算”目前也只處于初步研究階段厦取，但其對于人類了解自身具有重要價值，同時在經(jīng)濟和國防應(yīng)用領(lǐng)域也具有廣闊的發(fā)展前景管搪。