不断超越的人工智能(1)
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今年3月16日，全球瞩目的围棋“人机大战”在韩国首尔收官，谷歌公司旗下的人工智能软件“阿尔法围棋”以4∶1的比分战胜了围棋世界冠军李世石。这次人机大战的结果不仅激发出人们对人工智能的无限热情，更是让人类开始重新思考人工智能在围棋以外的更多可能性。
人工智能的起源和发展
顾名思义，人工智能就是人造的智能，它是一门通过计算过程力图理解和模仿智能行为的学科。其基本目标就是使机器表现出类似人类的判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动，使机器具有类似人类的智能行为，使机器思维能拥有人类的思考方式。
人工智能的思想最早可以追溯到法国哲学家笛卡尔的“有灵魂的机器”。到了20世纪30年代，英国数学家图灵提出了“自动化理论”，把研究会思维的机器和开发计算机的工作大大向前推进了一步，他也因此被称为“人工智能之父”。但是，“人工智能”这个概念真正诞生的标志是1956年夏季在美国达特玛斯大学召开的以“人工智能”为名的学术讨论会。随后的几十年中，人们从问题求解、逻辑推理、定理证明、自然语言理解、博弈、自动程序设计、专家系统、学习以及机器人学等多个角度展开了研究，并建立了一些具有不同程度人工智能的计算机系统。当然，人工智能的发展也不是一帆风顺的，曾一度因为计算机计算能力的限制无法模仿人脑的思考以及与实际需求的差距过大而走入低谷。但是随着计算机硬件和软件的发展，计算机的运算能力以指数级增长，加之网络技术的蓬勃兴起使得目前的计算机已经具备了足够的条件来运行一些要求较高的人工智能软件。当然，人工智能的快速发展并不意味着它已经能达到人脑的水平，但人工智能的发展潜力还是巨大的。根据人工智能研究的主要目标，以下4个方面引领了人工智能的发展方向：第一，与生物技术、电子技术结合，研究生物电子体；第二，与脑科学、信息处理技术结合，研究人工大脑；第三，与网络技术、软件技术结合，研究智能软件；第四，与通讯技术、控制技术结合，研究家庭机器人。
有血有肉的生物电子体
在我们的印象中，人工智能通常是一个计算机软件，其实它也可能拥有一副有血有肉的身躯在现世界行走、奔跑甚至飞翔。生物电子体技术就是让人工智能拥有活动能力的一种全新技术。
生物电子体是生物细胞与电脑微芯片有效协作的共存体，可以实现部分或全部生物的智能。研制电子生物体主要有“植入法”和“提取法”两种方式：“植入法”就是把模拟生物体的电脑微芯片植入生物体，并与生物体形成协作共存体；“提取法”就是从生物体中提取出细胞组织与模拟生物体的微芯片结合为协作共存体。
研究生物电子体的目的，就是希望制备出一种协作共存体，从而对生物体进行有效控制，使其为人类服务。譬如当年美国“9·11”恐怖袭击后，美国政府紧急安排了10种机器人进行城市搜索和救援工作，但其中有6种机器人由于体积太大而不能运送到现场开展工作。试想一下，我们如果利用生物电子体有效控制爬行动物的行为，使其为人类服务，这可能比研究救援机器人花费的时间和资源更少一些。
在生物电子体领域，各国已相继开展了诸多研究。利用相对简单的“植入法”，日本东京大学率先研究了一种蟑螂控制技术，他们把蟑螂头上的触须和翅膀切除，插入电极、微处理器和红外传感器，通过遥控信号产生电刺激，使蟑螂能够沿着特定方向行进。美国纽约州立大学通过向老鼠体内植入微控制器，也成功实现了对老鼠的转弯、前进、爬树和跳跃等动作的人工制导。我国在电子生物体的研究上也有突破性进展，南京航空航天大学就研究了一种壁虎的人工控制技术，即把微电极植入壁虎体内，通过电刺激模拟神经控制其运动。而通过“提取法”制得的生物电子体就更复杂些，比较有代表性的是英国科学家推出的一个由老鼠的脑组织控制的机器人，名为“戈登”。在该项研究中，科研人员先从老鼠身上分离出神经细胞，放置在酶溶液中，让这些神经细胞彼此分离，然后再将这些神经细胞置于营养丰富的培养基中。该培养基与一个拥有60个电极的电子矩阵相连接，这个电子矩阵就是活体脑组织和机器部件的接合面。通过电子矩阵，“戈登”大脑发出电子脉冲，驱动机器人轮子，同时也能接受传感器基于外部环境刺激发出的脉冲。由于“戈登”的大脑是活的组织，因此必须装在温度特定的器具中。除了自身大脑外，“戈登”不受任何人为和电脑的控制。“戈登”具有一定的学习能力，比如撞到墙时，它就会从传感器得到电子刺激，再次遇到类似情况时，它就会记住。但是，如果没有外界刺激，“戈登”便会在数月内因大脑萎缩而死亡。尽管如此，“戈登”仍是实现提取活体脑组织和电子部件结合的研究新突破，也是电子生物体的重大突破。
擅长自学的人工大脑
开发人工大脑就是从信息处理切入，结合脑科学研究大脑对信息流的获取、存储、联想(提取)、回忆(反馈)等处理逻辑，以及脑神经细胞的工作原理来为大脑建模的过程。我们都知道，大脑不是计算机，不会亦步亦趋、按部就班地根据输入产生输出，大脑是个极其庞大的记忆系统，真正了解人类大脑，构建出大脑的记忆-预测系统模型才能制造真正的智能。人工大脑其实早在20世纪末就出现了，日本京都先进电讯研究所率先研制了一只机器猫，该机器猫的脑部主要采用了人工神经网络技术，包含约3770万个人造神经细胞，尽管数量与人脑的1000亿个脑细胞相比差之甚远，但其智能超过了昆虫，实现了人工大脑开发的第一步。紧接着，比利时便研制出了能让机器人拥有数百个行为能力的人工大脑。然而，这些人工大脑都是基于传统的计算机设计和制造思路开发的，与人脑的工作模式有着本质的区别，因此，改变传统的设计思路，是未来研究人工大脑的必经之路。
目前，走在研究人工大脑技术前沿的是几大信息技术巨头，其中IBM和谷歌的研究成果尤为突出。IBM的研究人员研制出了第一代神经突触计算机芯片，这种芯片可以模拟大脑的认知活动，完全不同于计算机设计与制造的传统理念。研究人员通过先进算法和硅电路，再现了发生于大脑中神经细胞和突触之间的现象。未来，IBM将进一步开发认知运算芯片，并将以混合信号、类比数位以及异步、平行、分布式、可重组的特制容错算法，来复制大脑的运算单元、神经元与突触之间的活动。 (姚丁扬)