40年了！“人腦”芯片離我們還有多遠(yuǎn)？

　　計(jì)算機(jī)的重新定義

目前的計(jì)算機(jī)芯片提供的是相對(duì)直接、嚴(yán)格的功能，如處理信息、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)、收集傳感器讀數(shù)。也就是說(shuō)，計(jì)算機(jī)完全是按照人的指令來(lái)完成任務(wù)，只不過(guò)每年它的工作效率都會(huì)提高。

高通的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器”與一般的處理器工作原理不同。從本質(zhì)上講，它仍然是一個(gè)由硅晶體材料構(gòu)成的典型計(jì)算機(jī)芯片，但是它能夠完成“定性”功能，而非“定量”功能。高通開(kāi)發(fā)的軟件工具可以模仿大腦活動(dòng)，處理器上的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”按照人類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的方式而設(shè)計(jì)，它可以允許開(kāi)發(fā)者編寫(xiě)基于“生物激勵(lì)”程序。高通設(shè)想其“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器”可以完成“歸類(lèi)”和“預(yù)測(cè)”等認(rèn)知任務(wù)。

高通給其“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器”起名為“Zeroth”。Zeroth的名字起源于“第零原則”。“第零原則”規(guī)定，機(jī)器人不得傷害人類(lèi)個(gè)體，或者因不作為致使人類(lèi)個(gè)體受到傷害。

高通首席技術(shù)官麥特?格魯伯（Matt Grob）給出了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器應(yīng)用例子：給一個(gè)機(jī)器人配置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，并且一只腿由鉸鏈接合。然后，給這個(gè)機(jī)器人一個(gè)簡(jiǎn)單的“愿望”，即坐下時(shí)“難受”，站起來(lái)時(shí)則OK。機(jī)器人在經(jīng)過(guò)起初一段擺動(dòng)后，最后知道了如何站立。如果你強(qiáng)行將其按下，它也會(huì)立馬站起來(lái)。

機(jī)器人知道了如何站立，它就具備了這種愿望，也就是它已經(jīng)被編程。它剛開(kāi)始不知道如何站立，但是當(dāng)有任何外部動(dòng)作刺激它完成自己的愿望時(shí)，它就會(huì)立馬知道如何站立。

高通希望“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器”芯片在未來(lái)幾年時(shí)間能夠覆蓋到各種設(shè)備，包括智能手機(jī)、基于云構(gòu)架的主機(jī)等。

目前，大部分智能手機(jī)和平板電腦都由集成芯片控制，這種芯片包含了處理器、專(zhuān)業(yè)圖片處理器以及通信系統(tǒng)（如LTE或者WiFi技術(shù)）。高通希望，在不久的將來(lái)，“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器”或者直接進(jìn)入芯片系統(tǒng)，或者作為機(jī)設(shè)備中獨(dú)立的芯片存在。

IBM現(xiàn)在也在開(kāi)發(fā)名為 TrueNorth的認(rèn)知計(jì)算機(jī)。TrueNorth跟高通 Zeroth芯片不同，它的計(jì)算機(jī)架構(gòu)基于 IBM 公司于 2011 年發(fā)布的認(rèn)知計(jì)算領(lǐng)域的成果——使用基于“神經(jīng)突觸核心”網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)芯片，在該網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)可以像人腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣管理信息。TrueNorth 以分布式、平行的方式來(lái)儲(chǔ)存、處理信息，與人腦中的神經(jīng)元和突觸對(duì)信息的處理方式一致。

英特爾的“神經(jīng)形態(tài)”芯片的基礎(chǔ)構(gòu)架基于“自旋設(shè)備”。它的設(shè)計(jì)基于兩項(xiàng)技術(shù)：橫向自旋閥（lateral spin valves）和憶阻器。橫向自旋閥是一種金屬線(xiàn)連接的小型磁鐵，能根據(jù)通過(guò)的電子自旋方向開(kāi)關(guān)。憶阻器則是有記憶功能的非線(xiàn)性電阻器。英特爾工程師設(shè)計(jì)的芯片架構(gòu)工作方式類(lèi)似神經(jīng)元，能復(fù)制出大腦處理能力。

高通表示，其所開(kāi)發(fā)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器將盡快投入應(yīng)用，最快將在明年。高通表示：“我們神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器將利用高通整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，目標(biāo)針對(duì)‘嵌入式應(yīng)用’，并與傳統(tǒng)的處理器緊密結(jié)合，向客戶(hù)在特定專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域提供更節(jié)能、更全面的解決方案。”

嵌入式應(yīng)用也就意味著，高通芯片可以控制用戶(hù)界面和體驗(yàn)等某些方面，智能手機(jī)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的視覺(jué)和音頻具備認(rèn)知功能。比如，某人喜歡在晚上9點(diǎn)以后看電視劇，不喜歡在這段時(shí)間被電話(huà)騷擾。當(dāng)剛好在這段時(shí)間有電話(huà)打進(jìn)來(lái)時(shí)，他就可以對(duì)手機(jī)說(shuō)“討厭的電話(huà)！” 手機(jī)就會(huì)知道這段時(shí)間打進(jìn)來(lái)的電話(huà)會(huì)打擾主人，于是就會(huì)將這類(lèi)電話(huà)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為語(yǔ)音郵箱。

如果這類(lèi)芯片能被廣泛應(yīng)用，高通希望成為開(kāi)發(fā)者中心。高通的價(jià)值定位是：讓開(kāi)發(fā)者借助高通工具，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器編程如同開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件一樣那個(gè)簡(jiǎn)單。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器可能最終成為計(jì)算機(jī)科學(xué)家的一場(chǎng)“白日夢(mèng)”。盡管高通、IBM和英特爾已經(jīng)都在朝神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器方向邁進(jìn)，但這種處理器是否會(huì)在智能手機(jī)、云計(jì)算主機(jī)以及機(jī)器人身上被廣泛應(yīng)用，目前還是未知數(shù)。與此同時(shí)，最近在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器領(lǐng)域的研究和進(jìn)展離費(fèi)金在40年前提出的夢(mèng)想目標(biāo)還相差甚遠(yuǎn)。

欲知詳情，請(qǐng)下載word文檔 下載文檔