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■本報(bào)記者 李惠鈺
“人工智能系統(tǒng)有智能沒智慧、有智商沒情商、會計(jì)算不會‘算計(jì)’、有專能無全能?！睂Υ?，李德毅認(rèn)為，要想真正實(shí)現(xiàn)人腦被模擬與被超越，就要使機(jī)器像人類一樣實(shí)現(xiàn)真正的“自我學(xué)習(xí)”，并不斷積累經(jīng)驗(yàn)提升“自我”。
跟車行駛、自主換道、加速、鄰道超車、定點(diǎn)?？?、自動辨識紅綠燈……一輛全程無人工干預(yù)的智能客車，在拖拉機(jī)、蹦蹦車、三輪車出沒的河南鄭開大道上順利行駛。
飯盒大小的黑匣子“駕駛腦”正是這輛智能客車的核心“武器”，這個利用微電子技術(shù)、生產(chǎn)專用芯片和板卡研發(fā)的“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，能夠自主學(xué)習(xí)人類的駕駛習(xí)慣，并利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)在感知、認(rèn)知方面建立更多入口。
“駕駛腦”僅僅只是腦科學(xué)應(yīng)用的初級階段，“駕駛腦”的開發(fā)者，中國工程院院士、指揮自動化和人工智能專家李德毅告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，開發(fā)出像人類大腦一樣聰明且具有學(xué)習(xí)能力的機(jī)器人是人工智能的目標(biāo)，但解開腦科學(xué)仍屬于世界級難題。一旦探索生物腦和電子腦并且形成雜交優(yōu)勢，將來的前景會勢不可擋。
機(jī)器人需要類腦智能
2016年3月，AlphaGo與職業(yè)圍棋選手的對局引發(fā)了人們對于人工智能的高度關(guān)注。計(jì)算機(jī)在一個公認(rèn)的非常復(fù)雜的計(jì)算與智力任務(wù)中，打敗了人類的頂尖選手，這是否意味著人腦已被超越？
答案是否定的。“如果我們讓AlphaGo與李世石復(fù)盤，它還會像原來那樣下棋嗎？”李德毅拋出的這個問題引發(fā)眾人思考。實(shí)際上，AlphaGo仍未擺脫馮·諾依曼的計(jì)算機(jī)框架，仍然依靠人為事先的計(jì)算機(jī)程序指令、通過數(shù)據(jù)運(yùn)算去實(shí)現(xiàn)，并非大腦工作的機(jī)制。如果復(fù)盤，AlphGo肯定不能按照原來的步驟下棋，“因?yàn)樗乃惴ㄓ刑嗖淮_定性和可能性”。
當(dāng)前，許多機(jī)器人的“智商”并不盡如人意。“當(dāng)前的人工智能系統(tǒng)有智能沒智慧、有智商沒情商、會計(jì)算不會‘算計(jì)’、有專能無全能?！敝锌圃涸菏俊⒅锌圃鹤詣踊芯克芯繂T譚鐵牛就曾用四個短句表達(dá)了目前通用人工智能與人類智能水平的巨大差距。
“程序定義的機(jī)器人受到質(zhì)疑，機(jī)器人應(yīng)該有學(xué)習(xí)能力。”在李德毅看來，要想真正實(shí)現(xiàn)人腦被模擬與被超越，就要使機(jī)器像人類一樣實(shí)現(xiàn)真正的“自我學(xué)習(xí)”，并不斷積累經(jīng)驗(yàn)提升“自我”。
但是，人腦如何從外部環(huán)境獲得知識和技能，又是如何解決未知和創(chuàng)新的呢？科學(xué)家們開始把期待放到類腦智能上，認(rèn)為智能技術(shù)或許可以從腦科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)中獲得啟發(fā)，從而制造出人腦模擬器，實(shí)現(xiàn)人工智能的突破。
復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院院長馬蘭表示，腦科學(xué)研究成果的應(yīng)用主要集中在兩個領(lǐng)域：一是腦疾病的診斷和治療；另一大應(yīng)用方向就是“類腦智能”，即通過對腦的理解，受腦工作原理的啟發(fā)，人類設(shè)計(jì)出精巧的、具有部分人類智力的機(jī)器或計(jì)算機(jī)程式。
從目前研究情況看，人類對大腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能的研究有了很大的進(jìn)步，同時認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域?qū)θ说闹悄苄袨椋ò▽W(xué)習(xí)、記憶、注意、推理、決策等）機(jī)理也有深入研究。這使得從大腦神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和認(rèn)知行為機(jī)理獲得啟發(fā)，研制具有更強(qiáng)信息表示、處理和學(xué)習(xí)能力的智能計(jì)算模型與算法成為可能。
不僅僅是復(fù)制大腦
類腦智能就是以計(jì)算建模為手段，受腦神經(jīng)機(jī)理和認(rèn)知行為機(jī)理啟發(fā)，并通過軟硬件協(xié)同實(shí)現(xiàn)的機(jī)器智能。
“類腦智能系統(tǒng)在信息處理機(jī)制上類腦，認(rèn)知行為和智能水平上類人，其目標(biāo)是使機(jī)器以類腦的方式實(shí)現(xiàn)各種人類具有的認(rèn)知能力及其協(xié)同機(jī)制，最終達(dá)到或超越人類智能水平。”中國科學(xué)院自動化研究所研究員劉成林在接受媒體采訪時說。
但需要強(qiáng)調(diào)的是，世界有多復(fù)雜，人腦就有多復(fù)雜。人腦是一個由近千億的神經(jīng)元通過數(shù)百萬億的接觸位點(diǎn)（突觸）所構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。感覺、運(yùn)動、認(rèn)知等各種腦功能的實(shí)現(xiàn)，其物質(zhì)基礎(chǔ)都是信息在這一巨大的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的有序傳遞與處理。
而神經(jīng)生理學(xué)的大量實(shí)驗(yàn)告訴我們，人類大腦皮層各功能區(qū)域之間的關(guān)系極為復(fù)雜。因此，在實(shí)現(xiàn)類腦計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)時，解決各層次和各處理模塊之間的關(guān)聯(lián)就是一個巨大的挑戰(zhàn)。
類腦計(jì)算技術(shù)路線總體上可分為三個層次：結(jié)構(gòu)層次模仿腦，器件層次逼近腦，智能層次超越腦。此前在天津召開的“類腦智能創(chuàng)新論壇”上，中國工程院院士鄭南寧就曾提出，類腦智能需要模擬神秘的大腦，但又不能只模擬大腦。
鄭南寧稱，從計(jì)算科學(xué)和工程學(xué)觀點(diǎn)看，類腦計(jì)算是一門以仿生學(xué)為基礎(chǔ)，但又超越仿生學(xué)的工程研究。研究類腦智能計(jì)算并非復(fù)制人的大腦，而是模擬人類大腦的功能，僅研究人的思維活動或記錄腦中所有神經(jīng)元不可能研制出真正的智能機(jī)器。
專家表示，類腦計(jì)算本身需要打破馮·諾依曼結(jié)構(gòu)、把類似大腦的突觸做到芯片上，但目前的神經(jīng)突觸芯片還在實(shí)驗(yàn)室階段，不能走向?qū)嵱?。而如果用超級?jì)算機(jī)平臺來模擬整個大腦的計(jì)算能力，需要10的18次方浮點(diǎn)運(yùn)算能力，這樣的超級計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)到2019年至2023年才能出現(xiàn)。
對人工智能要有敬畏之心
每一項(xiàng)腦科學(xué)的原理性發(fā)現(xiàn)，都可能蘊(yùn)含著一顆種子，有潛力在人工智能的領(lǐng)域成長為像深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣的參天大樹。就像飛機(jī)發(fā)明對空氣動力學(xué)的提出起到了巨大促進(jìn)作用一樣，類腦計(jì)算機(jī)作為生物大腦的模擬仿真系統(tǒng)，也將對揭開意識之謎發(fā)揮重要作用。
“其實(shí)人工智能的核心不僅僅是算法，更是學(xué)習(xí)?！崩畹乱阒赋?，在今天的大數(shù)據(jù)環(huán)境下，可以把程序放到數(shù)據(jù)里，讓程序圍著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能。如果能夠通過記憶認(rèn)知、計(jì)算認(rèn)知、交互認(rèn)知三位一體的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，形式化腦認(rèn)知，形成決策腦，就可展現(xiàn)出人工智能的井噴局面和燦爛前景。
與此同時，一旦商用化的類腦神經(jīng)元芯片出現(xiàn)，人類將迎來人腦智能時代，到那時，人類大腦將真正被模擬、被超越。
但也有人質(zhì)疑，由于類腦計(jì)算機(jī)的器件速度是生物神經(jīng)元和突觸的百萬倍以上，一旦通過涌現(xiàn)方式產(chǎn)生智能，后果或?qū)㈦y以預(yù)料，對人類來說可能是天使，也可能是魔鬼。那么，人類有一天會不會被機(jī)器人摧毀？或者，隨著類腦的發(fā)達(dá)，人腦是否會逐漸萎縮？
在李德毅看來，未來就算到了人機(jī)共舞的時代，人類也始終是領(lǐng)舞者。人類始終善于更好地調(diào)教和幫助機(jī)器人，也能利用機(jī)器人提升自身的智慧和能力，機(jī)器人一定會讓人類自身更智能。
李德毅表示，人腦的認(rèn)知能力不能夠全部、完整、統(tǒng)一地形式化，但特定的情境下的認(rèn)知能力可以先通過大數(shù)據(jù)認(rèn)知局部地形式化，機(jī)器人就是人類的思維移植。哪怕在微觀上不具有組織結(jié)構(gòu)的相似性，但在宏觀上不亞于特定人（群）的智商和情商。
當(dāng)千千萬萬特定問題域的認(rèn)知能力局部形式化之后，用人工智能技術(shù)構(gòu)建千千萬萬“一腦一用”的認(rèn)知腦，并通過移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算，就可以逼近一個“一腦萬用”的人造生物腦。這也是為什么李德毅說：“我們應(yīng)該對人工智能有一點(diǎn)敬畏之心?！?/p>
《中國科學(xué)報(bào)》 (2016-05-24 第6版 前沿)
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