史峰

自從有了電腦，人們就夢(mèng)想著有一天能讓電腦的“智商”達(dá)到人腦水平。1642年，法國數(shù)學(xué)家帕斯卡發(fā)明了世界上第一臺(tái)加減法計(jì)算機(jī)，它利用齒輪的咬合轉(zhuǎn)動(dòng)體現(xiàn)數(shù)字之差的規(guī)律。1833年，英國科學(xué)家巴貝奇準(zhǔn)備設(shè)計(jì)更高級(jí)的機(jī)械計(jì)算機(jī)，提出了“全自動(dòng)化計(jì)算機(jī)”的設(shè)想。

所謂“全自動(dòng)化”就是設(shè)定程序，把算理變成齒輪咬合關(guān)系，用這種關(guān)系實(shí)現(xiàn)運(yùn)算法則的自動(dòng)運(yùn)行。不過由于各種算法的算理程序相當(dāng)復(fù)雜，而機(jī)械計(jì)算機(jī)只有用齒輪做成的“軀體”，并沒有執(zhí)行更加復(fù)雜程序的“大腦”，所以巴貝奇的設(shè)想未能實(shí)現(xiàn)。

“全自動(dòng)化機(jī)械計(jì)算機(jī)”雖然沒有變成現(xiàn)實(shí)，但巴貝奇的“程序要用‘大腦來執(zhí)行”的理念成為現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)。當(dāng)社會(huì)科技水平進(jìn)入“電子時(shí)代”時(shí)，科學(xué)家把齒輪換成電子元件，成功開發(fā)出有芯片的電腦。

芯片是集成電路，功能類似于人腦。只要把加、減、乘、除、乘方、開方、各種函數(shù)的復(fù)雜程序裝進(jìn)有芯片的電腦里，就能快速組織系統(tǒng)力量執(zhí)行各種計(jì)算程序，而不再需要機(jī)械計(jì)算器里“齒輪的咬合轉(zhuǎn)動(dòng)”。

傳統(tǒng)電腦芯片是用硅制成的。隨著科技不斷更新?lián)Q代，電腦硅芯片的體積越來越小，電路集成的規(guī)模越來越大，可執(zhí)行的任務(wù)也越來越復(fù)雜。然而，由于電腦程序是程序員編寫的指令，電腦芯片通過執(zhí)行指令來完成預(yù)定的運(yùn)算任務(wù)，所以看起來很“聰明”的電腦其實(shí)只是“木偶”。

例如，英國國家氣象局使用的一臺(tái)運(yùn)算速度達(dá)每秒一萬億次的超級(jí)電腦，有時(shí)候也表現(xiàn)得“傻乎乎”——預(yù)報(bào)模式如果脫離了既定程序，常常就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的天氣預(yù)報(bào)，把“大雨”預(yù)報(bào)成“晴天”。

人們對(duì)傳統(tǒng)硅芯片電腦的“智商表現(xiàn)”并不滿意，能不能把電腦變得像人腦一樣，讓它會(huì)學(xué)習(xí)、懂交流、能感知、可互動(dòng)呢？模仿大腦制造認(rèn)知芯片成為科學(xué)家最終想贏的有趣挑戰(zhàn)。

不久前，美國IBM公司對(duì)外宣布：電腦的升級(jí)換代已經(jīng)進(jìn)入新時(shí)代，新一代的電腦將會(huì)有認(rèn)知能力，讓電腦可從運(yùn)行程序的工具轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袑W(xué)習(xí)能力的復(fù)雜系統(tǒng)。IBM公司所說的“學(xué)習(xí)能力”就是人類所具有的“認(rèn)知能力”，即進(jìn)行主動(dòng)思考、可自動(dòng)糾錯(cuò)、通過學(xué)習(xí)積累知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的能力。

認(rèn)知芯片被認(rèn)為是目前世界上最接近人腦的認(rèn)知系統(tǒng)，它比傳統(tǒng)電腦芯片的設(shè)計(jì)多了這樣一些內(nèi)容：有“神經(jīng)元”和“突觸”、“軸突”結(jié)構(gòu)，“神經(jīng)元”負(fù)責(zé)信息處理，“突觸”負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)和記憶，“軸突”則負(fù)責(zé)不同信息之間的溝通。

為完成第一代類腦認(rèn)知芯片的制作，IBM公司啟用了6個(gè)專門實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合來自康奈爾大學(xué)、威斯康星大學(xué)、加州大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)和政府研究機(jī)構(gòu)的上百位研究人員，投入了大量研究經(jīng)費(fèi)。

通過艱難的努力，IBM公司在研制認(rèn)知芯片方面的成果豐碩：2006年，IBM利用認(rèn)知芯片模擬了老鼠40%大腦活動(dòng)情況；2007年，模擬了老鼠全部大腦活動(dòng)情況；2009年IBM宣布，模擬了貓的大腦皮層“記憶學(xué)習(xí)”功能，同年模擬運(yùn)行了人類1%大腦皮層的“認(rèn)知功能”。

時(shí)至今日，電腦能解決什么問題并不重要，重要的是它如何處理意外問題。有認(rèn)知能力的芯片電腦推向市場(chǎng)之后，人們就無須再為電腦死機(jī)而煩心了。因?yàn)檫@種電腦可以用自己的認(rèn)知能力及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，并且自動(dòng)糾正錯(cuò)誤，把程序員留下來的程序陷阱修補(bǔ)回來，當(dāng)錯(cuò)誤程序被修正后，電腦就不會(huì)因再觸動(dòng)錯(cuò)誤而陷入死機(jī)狀態(tài)。

當(dāng)然，目前認(rèn)知芯片中256個(gè)神經(jīng)元數(shù)量還是太少，蝸牛的大腦里就有11000個(gè)神經(jīng)元。事實(shí)上，IBM推出的認(rèn)知芯片的意義并不在于它是否足夠聰明，而在于它宣示了一種類人智能的可行性道路。

既然認(rèn)知芯片無法成為人腦，有沒有其他思路呢？人工智能專家和生物專家合作，正在開發(fā)有機(jī)芯片。有機(jī)芯片上可容納的電子元件的密度比人腦神經(jīng)元密度高出100萬倍，且這種芯片傳遞及處理信息的速度也比人腦的思維速度快100萬倍，如果用有機(jī)芯片代替硅質(zhì)芯片，電腦的功能就有可能超越人腦。

裝有有機(jī)芯片的電腦又稱為生物電腦。目前最新一代實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)正在用有機(jī)芯片模擬人腦構(gòu)造，努力尋找人腦與有機(jī)芯片間的相似處，研制基于整個(gè)人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

盡管所能達(dá)到的智力還非常有限，但大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，生物電腦計(jì)算機(jī)是未來發(fā)展趨勢(shì)，有科學(xué)家預(yù)言：到2020年，運(yùn)算速度更快的有機(jī)芯片將取代硅質(zhì)芯片，超人類智能的電腦將變成現(xiàn)實(shí)——屆時(shí)，在電腦的眼里人類是個(gè)“傻瓜”，不知這樣的角色變換你是否能夠接受？