成為“鋼鐵俠”不是夢 神經(jīng)形態(tài)芯片產(chǎn)出

看過電影《鋼鐵俠》的觀眾，對(duì)于主人公的人工智能電腦助手“賈維斯”應(yīng)該并不陌生。在電影中，“賈維斯”就像是鋼鐵俠的另一個(gè)大腦，它除了能夠接收指令、感知并收集外界信息外，還能據(jù)此做出相應(yīng)的分析及響應(yīng)。

很多人可能都期盼著有朝一日能擁有一個(gè)像“賈維斯”一樣的智能助手。如今，隨著科技的不斷進(jìn)步，人們在朝著實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿景的路上又邁進(jìn)了一步。瑞士研究人員日前研發(fā)出的“神經(jīng)形態(tài)芯片”，可實(shí)時(shí)模擬人類大腦處理信息的過程，即實(shí)時(shí)處理輸入的信息并做出回應(yīng)。該研究成果有助于科學(xué)家研發(fā)出能與周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)交互的認(rèn)知系統(tǒng)，將極大地幫助理解人類大腦這種世界上最復(fù)雜的“計(jì)算機(jī)”。

在此之前，大部分類似的研究都局限于在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上研制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，或在超級(jí)計(jì)算機(jī)上模擬復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這一次，研究人員另辟蹊徑，直接在微型芯片上模擬人類大腦。在微型芯片的大小、處理速度和能耗方面，研究人員也力求與人類大腦相似。研究組成員之一、蘇黎世大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)共建的神經(jīng)信息學(xué)院教授賈科莫·因迪維里表示，“我們的目標(biāo)是直接在微芯片上模擬生物神經(jīng)元和突觸的屬性。”

神經(jīng)形態(tài)芯片”，可實(shí)時(shí)模擬人類大腦處理信息的過程，猶如“人工大腦”

要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，研究者面臨的主要挑戰(zhàn)是如何構(gòu)建人造神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，且讓其能夠執(zhí)行相關(guān)的任務(wù)或指令。為此，研究人員用由硅制成的人造神經(jīng)元模擬人體神經(jīng)元，而后依照已知的哺乳動(dòng)物大腦中的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，將硅神經(jīng)元構(gòu)建成網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)便構(gòu)成了人造神經(jīng)處理模塊。該神經(jīng)處理模塊具有短時(shí)記憶以及決策分析機(jī)制，因此它能夠?qū)崟r(shí)執(zhí)行復(fù)雜的感覺運(yùn)動(dòng)任務(wù)。

這項(xiàng)研究目前面臨的最大難題是，“神經(jīng)形態(tài)芯片”不能主動(dòng)學(xué)習(xí)，只能按照相關(guān)的編程信息做出反應(yīng)。假以時(shí)日，待這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步完善后，將有望從實(shí)驗(yàn)室走向人們的現(xiàn)實(shí)生活中，從而允許機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中、在不受人類遠(yuǎn)程遙控的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。

未來智能伙伴將不再是鋼鐵俠的專利

截至目前，科學(xué)家們已經(jīng)研發(fā)出了一些可以對(duì)環(huán)境做出響應(yīng)的智能系統(tǒng)，智能控制的百葉窗便是其中一種。這種百葉窗可以根據(jù)外界陽光的強(qiáng)弱自動(dòng)開啟或閉合。然而，“神經(jīng)形態(tài)芯片”的出現(xiàn)又將會(huì)令相關(guān)研究在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步突破。比如，科學(xué)家們可以通過技術(shù)手段，將“神經(jīng)形態(tài)芯片”與傳感神經(jīng)形態(tài)元件(如視覺、聽覺等傳感神經(jīng)形態(tài)元件)等結(jié)合在一起，制造出能同周圍環(huán)境實(shí)時(shí)交互的復(fù)雜認(rèn)知系統(tǒng)。

這種實(shí)時(shí)交互的認(rèn)知系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用。比如，它可以與人造耳蝸或視網(wǎng)膜連接，幫助那些因腦部視覺、聽覺神經(jīng)區(qū)域受損而失明、失聰?shù)幕颊咧孬@視聽感覺;“神經(jīng)形態(tài)芯片”還可以應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車的研發(fā)，并有助于制造出能與人進(jìn)行互動(dòng)溝通的、更加“聰明”的智能手機(jī)、電腦和電視等。

有朝一日，“賈維斯”們或許真會(huì)“走出”漫畫或電影，進(jìn)入人們的生活中。