清華大學讓自行車「成精」了！晶元取代人類大腦還有多遠？

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近期，清華大學製作的一輛自行車成了「超級網紅」：7月31日《自然》期刊封面推薦了來自於清華大學科學家施路平科研團隊的全新發明，安裝有「天機芯」類腦晶元的自行車可在無人狀態下做自動行駛、轉彎、減速、跟隨等運動。

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有網友笑稱，用腳蹬才能動的「腳踏」車現在可以自己動了，真的成了「自行」車了；也有人稱，人工智慧能不能戰勝全人類還不好說，但已經戰勝了一大票死活學不會騎車的人了。

CGTN網站的報導中指出，天機芯晶元僅3.8×3.8平方毫米，約有指甲大小，上面安裝了大約40000個神經元和1000萬個突觸，是有史以來第一個集成面向計算機科學和面向神經科學的晶元，這是開發人工智慧的兩個通用方向。

一般來說，這兩種方向都代表了一類信息處理的模式，它們依賴於不同的平台，由於公式和編碼方案上存在根本差異，因此並不兼容。但是，兩者的結合又被認為是最好的人工智慧解決方案。研究員們正轉向模擬人類大腦研究，試圖通過模擬人腦運轉機制，使計算機能低能耗高功效地進行計算，甚至使計算機優於類人的智能。

類腦晶元還有一個巨大的潛在優勢就是能夠突破傳統晶元的極限：從計算機誕生起，人們就不斷要求它的計算能力提升，隨著晶元集成性越來越高，CPU與記憶體之間的性能差距越來越大。相比之下，人腦卻沒有此類問題出現，據研究表明，人類大腦平均每秒可執行 1 億億次操作。類腦晶元模擬人腦的神經突觸傳遞結構，在處理海量數據上這種方式優勢明顯，並且功耗比傳統晶元更低。

在本次實驗中，研究團隊提出了多核架構容納這兩種方法，並在此基礎上開發了晶元，它不僅可以容納基於計算機科學的機器學習演算法，還可以輕鬆實現基於大腦的電路和多種編碼方案。與目前國際先進的TrueNorth晶元相比，天機芯的密度增加了20%，速度至少增加了10倍，帶寬至少增加了100倍。

作者指出，無人駕駛自行車系統中的部分功能，包括語音識別、自主決策和視覺跟蹤，可以使用基於神經科學的模型，而目標檢測、運動控制和避障可使用機器學習演算法的模型。因此，該晶元還將可以應用於自動駕駛系統和智能機器人。

花這麼多經費和精力只為研發一個無人駕駛的自行車，最多給行動不便的人或者不會騎車的人用一用，這值得嗎？回答這個問題，就好比回答「谷歌耗費了那麼大的人力物力，就為了做一款圍棋軟體值得嗎」一樣。技術的不斷進化能夠帶來各個領域科技的飛速進步，同樣，在健康領域，為越來越多的醫療手段帶來可能：

CNBC網站2017年一份報導指出，醫療保健和生命科學領域的人工智慧市場預計將每年增長40%，到2021年達到66億美元。舉例來說，該技術可用於疾病的早期診斷，比如機器閱讀乳腺X線檢查等；機器學習還能讓醫生利用病人身上所有可用的海量數據做出更加個性化的治療決定。機器學習還有助於預測高危人群的信息。採用深度學習的方法，我們可以一次性輸入500萬人的信息，利用其中的血糖和體重數據評估2型糖尿病的風險，等等。

Aibusiness網站報導，NVIDIA公司的一份報告同樣顯示，深度學習計算機晶元除了用於自動駕駛系統，在醫療保健和醫療領域將變得非常重要，越來越多的人希望將人工智慧支持硬體應用到醫療保健領域。谷歌的一個團隊證明了深度學習晶元可以用於診斷某些患者的眼病；史丹佛大學的另一組研究人員發現，它能像人類皮膚科醫生一樣成功地診斷皮膚癌；紐約西奈山醫院的一個小組發現，深度學習僅僅通過分析病人的電子健康記錄，就能以驚人的準確度預測病人可能會患哪種疾病。

如果人工智慧可勝任人類所能完成的任何任務，那麼人是否會被機器取代，換句話說，人腦是否會被晶元取代？特斯拉CEO埃隆·馬斯克提出了新的思路：讓人類與人工智慧相互融合，以防止人類生存受到人工智慧的「威脅」，避免人工智慧超越人類。今年7月，馬斯克透露他的新公司Neuralink已在「腦機介面」研究上取得了新進展，可以通過給老鼠頭上「插入」USB-C介面，收集並傳輸大腦的神經元信息。

這種設備短期目標則是用於醫療，讓殘障人士通過腦電波完成運動或控制設備。未來，人類也可以植入類似的晶元，讀取自己的腦電波，並用意念控制智能設備，讓大腦從身體中解放出來，實現人類更多的可能性。

我們過去常說，機器人不可能下出專業級的圍棋，不可能騎車，不可能做出專業級的疾病診斷，可現在都已經實現了；現在也總是說機器人不可能取代某某專業領域的工作，那麼再過幾年再看呢？也許真如馬斯克所說，需要人類反過來藉助晶元的力量不被機器人所超越了。

參考資料：

1. CGTN

Far beyond an auto-pilot bike, Chinese scientists develop world"s first hybrid AI chip

2. CNBC

From coding to cancer: How AI is changing medicine

3. AIbusiness

NVIDIA』s Deep-Learning Chips To Boost Medical Research

4. Forbes

Elon Musk Sees His Neuralink Merging Your Brain With A.I.

https://www.forbes.com/sites/alexknapp/2019/07/17/elon-musk-sees-his-neuralink-merging-your-brain-with-ai/#7192064b0745

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