复制大脑：你必须了解的未来

叶开再生

[核心提示] 我们不知道相当于 100 个人的人工神经网络可以走向何方，不知道真正的智能究竟存在于哪儿，不知道计算机会不会取代人类。可我们不去做，永远都不会知道将会遇见什么。

最迟到 2050 年，人类会对机器人依赖越来越高，甚至出现与机器人结婚的情况。——戴维·列维

计算机会取代人类么？
就在前几天，IBM 最新仿人脑芯片「TrueNorth」登上美国《科学》（Science）8 月号杂志封面，撰文者给出极高的评价，「它可以彻底改变一切，帮助机器人、计算机以及盲人感知周围环境。」（The novel chips could revolutionize efforts in everything from helping computers and robots sense their environment to offering new tools to help blind people navigate their surroundings.）
另一方面，Tesla CEO Musk 在接受 CNBC 采访时说：「我非常喜欢关注人工智能，但是我觉得这个领域可能导致一个危险的结果，」并表示人类要警惕《终结者》式的未来。
人类为何如此矛盾，在无数电影上演机械毁灭人类的同时，却又对自己制造出来的类人脑芯片展示出超乎寻常的热情？
大脑，是什么？

真正认识人类大脑是开发智能机器的必由之路！——杰夫•霍金斯

2013 年 9 月 13 日，在太空中漂流了 36 年的旅行者 1 号离开日光层，进入黑暗冰冷的星际空间。就在我们专注于探索更广阔的外部世界时，关于人类自身的诸多谜题却尚未得到解答。
比如，大脑是什么？

人的脑神经细胞，生长出数量庞大的突触以传递信息

「大脑是全身最聪明的器官」，奇怪的是这个指令却是由大脑发出的。
大脑的 80% 是水，所以它有点儿像豆腐。藏在我们的脑壳里淡粉色圆形豆腐，又把意识藏在了哪儿？
从生理学角度看，人类的大脑活动是由脑神经细胞的活动构成的。神经细胞有一个核，周围生长出许多像树枝一样的突触。突触与突触相连将信号传输给相邻的神经细胞，从而完成思考的过程。
在光学显微镜下观察这些「树枝」，它们传递信息的瞬间仿佛因为思维的重量而微微颤抖。

米开朗基罗《上帝创造亚当》，突触与突触相遇的瞬间，仿佛上帝为亚当注入生命之气

一枚神经细胞有多少个突触？
答案是一万个，甚至更多。
2010 年 Kevin Kelly 在出版的新书《科技需要什么》中写道：「互联网有 1 万亿个网页，人类的大脑有 1000 亿个神经元。」与人类脑神经细胞的数量相乘，人脑中所有神经细胞之间的连接有 1000 万亿之巨。这庞大的数量使得人类也至今未能绘制出完整的神经细胞交流网络，而绘制这个大脑皮层列需要的恰恰是「人造大脑」——神经网络计算机。
复制大脑

从冯·诺伊曼计算机被发明那一天起，另辟蹊径、开发其它计算机体系的尝试从来没有停止过。很多科学家将希望寄托于模仿人脑——那将会是有史以来最复杂、最聪明的机器——比如「TrueNorth」（真北）。
我们常常将大脑比作 CPU，因为它是「运算和控制的核心」，人体的其他部分更像是执行任务的从属。
科学家们花费漫长的时间研究人类的脑部结构和认知方式，把人脑神经元进行抽象，制造出具有模仿人的大脑判断能力和适应能力、可并行处理多种数据功能的计算机，也就是神经网络计算机。
「TrueNorth」来自 IBM，它能够模拟神经元、突触的功能以及其它脑功能执行计算。并非是一块「豆腐」，TrueNorth 看上去和一般的芯片没有太大区别。但在 TrueNorth 的核心区上布满了密密麻麻的 4096 个处理核心、总计 54 亿个晶体管，其产生的效果相当于 100 万个神经元和 2.56 亿个突触。
与一个人大脑中的神经网络相比，一块「TrueNorth」芯片相应的突触数量只有正常人类大脑的 0.0000256%。因此科学家们希望将这些芯片连接在一起，从而实现更复杂的运算和认知。

由 16 块 TrueNorth 组成的神经元计算机原型

IBM 将 16 块 TrueNorth 芯片放在一起，开发出一台神经元计算机原型。在与斯坦福大学合作的「模糊逻辑」测试中，这台神经元计算机原型对人、自行车、轿车、大巴等达到了 80% 以上的识别率。更令人欣喜的是，TrueNorth 芯片可以用 30fps 的速度播放高清流媒体视频，而消耗的能源只有 63 毫瓦。
「没有 CPU、没有 GPU，但我们消耗的能源要低好几个数量级」，测试负责人 Dharmendra Modha 说，「它简直就像是为了效率而生的有生命的机器，这是计算机发展史上一个新的里程碑。」
超强智能

与此同时，来自中国科学院计算所的陈云霁教授也在进行一项神经网络计算机研究，并将其称为「寒武纪」——「寒武纪大爆炸是非常重要的转身，生命进化最重要的转折点」。
就在今年，由陈云霁教授带领的人工神经网络处理器工作「DianNao: A Small- Footprint High-Throughput Ac- celerator for Ubiquitous Machine- Learning」获得了国际体系结构支持、编程语言和操作系统会议 (International Conference on Archi- tecture Support for Programming Languages and Operating Systems, ASPLOS) 的最佳论文奖。在此之前，ASPLOS 最佳论文奖一直被美国卡耐基梅隆大学、德州大学奥斯丁分校等 8 个欧美著名研究机构垄断。
DianNao——「电脑」的拼音，也是寒武纪 1 号的另一个名字。
寒武纪 1 号的主频可以达到 0.98GHz，处理速度相当于同等面积下通用处理器核心的 100 倍。「即便与最先进的 GPU 相比, 寒武纪 1 号的人工神经网络处理速度也不落下风，而其面积和功耗远低于 GPU 的 1/100。」
寒武纪 1 号能高效地处理任意规模、任意深度的人工神经网络。

「我们的梦想并不是准确模拟人类的大脑, 而是制造出强人工智能。」

与 16 块 TrueNorth 芯片搭建的神经元计算机一样，当需要模拟一个更大、更快的人工神经网络时可以将更多的芯片连接起来。
目前，一枚寒武纪 1 号芯片可以当作 100 个 GPU 使用。将上万个芯片连起来搭建成一个超级计算机，可以模拟出一个比人的大脑大 100 倍的人工神经网络。
这样庞大的人工神经网络会指向什么样的未来？
这是陈云霁教授目前的研究方向，希望用这种方式制造出接近于人的智能。
「我们最终的目标，是搭建出人类级别的机器智能。」
我们的未来：这是一条光荣的荆棘路

我思，故我在。
——笛卡尔

「大脑皮层是宇宙的终极创造」。
2009 年 7 月，Henry Markram 在 TedGlobal 上展示了大脑皮层列的一个片段，传递信息时突触间产生的电信号混沌交织犹如一片苍茫宇宙。
在思维的片段里，我们脑中无数宇宙兴起又骤然湮灭，自身却从未察觉。
「10 年内我们将会制造出大脑，」Henry 承诺如果成功将会再次登台演讲。

Henry Markram曾经的演讲页面

对话范本「尤金·古斯曼」于 2014 年 6 月 23 日通过图灵测试，「这是人类历史上第一次计算机真正通过图灵测试」。33% 的对话参与者认为同他们交谈的，是一个来自乌克兰、养一只豚鼠、假装自己什么都知道的 13 岁男孩。
我们正在制造人类么？


回到开端时我们看到的矛盾，人们为何面对危险，却又跃跃欲试？
「技术的后果在发展前期难以预测，我们可以控制却不知该控制什么；随着技术的发展，产生的影响逐渐明显，我们知道该控制什么却往往很难控制。」
这就是著名的「科林格里奇」困境（Collingridge Dilemma）。
我们不知道相当于 100 个人的人工神经网络可以走向何方，不知道真正的智能究竟存在于哪儿，不知道计算机会不会取代人类。
可我们不去做，永远都不会知道将会遇见什么。


初音未来曾唱过一首关于机器人少女的歌，在歌曲的最后，感受到这世界之美的机器少女因无法承受「心」的重量而停止了运转。
心真的有重量么？我们不知道。
可是那些美好得让人流泪的瞬间，真的让人留恋啊。

元气少女虞喵喵

我的灵魂没有一丝白发。

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