摘要：今年下半年，高通會開始對外透露如何把這項技術鑲嵌進各種電子設備使用的硅片中。該公司今年將招募研究人員來測試這項技術。而鑒于高通在向其他企業(yè)授權技術許可方面獲利豐厚，它可能也會出售對神經(jīng)形態(tài)芯片上運行的算法的使用權。

『在不久的將來，構造比傳統(tǒng)芯片更像人腦的微處理器可能會使計算機對周遭事物的理解力變得敏銳的多。』

和一頭哈巴狗一般大小、名叫“先鋒”的機器人慢慢向前翻滾著，逐漸靠近地毯上的玩具“美國隊長”，它們對峙著站立的地方是一間兒童臥室，無線芯片制造商高通(Qualcomm)在一輛房車中搭建了這個空間。“先鋒”的動作停頓了下來，好像在評估周遭環(huán)境，然后，它用自己身前像雪鏟一樣的工具把美國隊長攬入懷中，轉個身，把它向三個矮矮的玩具箱推去。高級工程師章艾烏（Ilwoo Chang）抬起兩只手臂，指向應該投放“美國隊長”的那個箱子。“先鋒”的攝像頭看到了這個動作，乖乖地照做了。然后它又翻滾著折返，發(fā)現(xiàn)了另一個動作片人物“蜘蛛俠”。這次它直線向蜘蛛俠靠攏，完全無視附近擺放著的一個圍棋盤，在無人指揮的情況下，把“蜘蛛俠”運送到同一個箱子里。

這次演示在高通位于圣地亞哥的總部完成，看起來沒什么大不了的。不過，你卻可以從中窺見計算的未來。

機器人完成的這些任務過去通常需要強大的、經(jīng)過專門編程的計算機完成，耗費的電力也多得多。而“先鋒”只是配備了一個智能手機芯片和專門的軟件，就能識別從前機器人無法識別的物體，根據(jù)它們與相關物體的相似程度來做分類，再把它們傳送到房間中正確的位置。這一切并不是源于繁復的編程，而只是因為人向它演示過一次它該往哪里走。機器人可以做到這些，是因為它模仿了人腦的運作，盡管這種模仿非常有限。

今年下半年，高通會開始對外透露如何把這項技術鑲嵌進各種電子設備使用的硅片中。這些“神經(jīng)形態(tài)”芯片（如此命名是因為它們是以生物腦為基礎來構造的）會被設計成能夠處理圖片、聲音等感官數(shù)據(jù)，并以未經(jīng)特殊編程的方式來應對這些數(shù)據(jù)中發(fā)生的變化。高通承諾會加速數(shù)十年來斷斷續(xù)續(xù)發(fā)展的人工智能，并使得機器能以和人類相似的方式來理解這個世界并與之互動。醫(yī)療傳感器和設備將長期追蹤個人的生命體征并對治療做出反饋，學會調(diào)整劑量，甚至盡早地捕捉到問題。

你的智能手機將學會預期你下一步想干什么，比如，發(fā)送給你將要會面的人的背景資料、提醒你到時間出發(fā)去開會了。那些谷歌正在試驗的自動駕駛汽車可能完全不需要你的幫助，而更靈敏的家用吸塵器不會再卡在你家的沙發(fā)底下。

“我們正在把硅片和生物系統(tǒng)間的界限變模糊，”高通的技術總監(jiān)馬修·格羅布（Matthew Grob）說。

高通研發(fā)的這種芯片最早要明年才問世。該公司今年將招募研究人員來測試這項技術。如果成功，這個名為Zeroth的項目將成為神經(jīng)形態(tài)計算較早的大規(guī)模的商業(yè)平臺。

除高通這個項目外，美國大學院校和企業(yè)實驗室也在開展充滿前景的努力，比如IBM研究院和HRL實驗室各自都在美國國防高等研究計劃署的一個耗資1億美元的項目下開發(fā)了神經(jīng)形態(tài)芯片。類似地，歐洲的人腦項目正在神經(jīng)形態(tài)項目上花費約1億歐元，其中包括海德堡大學和曼徹斯特大學的項目。

另外，德國的一個團隊近來報告稱，他們使用的一個神經(jīng)形態(tài)芯片和軟件模仿了昆蟲的氣味處理系統(tǒng)，能根據(jù)植物的花朵來識別植物所屬的種類。

今天的計算機用的都是所謂的馮諾依曼結構，在一個中央處理器和記憶芯片之間以線性計算序列來回傳輸數(shù)據(jù)。這種方式在處理數(shù)字和執(zhí)行較精確撰寫的程序時非常好用，但在處理圖片或聲音并理解它們的意義時效果不佳。

有件事很說明問題：2012年，谷歌展示了它的人工智能軟件在未被告知貓是什么東西的情況下，可以學會識別視頻中的貓，而完成這個任務用到了1.6萬臺處理器。

要繼續(xù)改善這類處理器的性能，生產(chǎn)商得在其中配備更多更快的晶體管、硅存儲緩存和數(shù)據(jù)通路，但所有這些組件產(chǎn)生的熱量限制了芯片的運作速度，尤其在電力有限的移動設備中。這可能會阻礙人們開發(fā)出有效處理圖片、聲音和其他感官信息的設備，以及將其應用于面部識別、機器人，或者交通設備航運等任務中。

對于攻克這類物理挑戰(zhàn)，沒有什么企業(yè)的興趣趕得上高通。這家公司是許多手機和平板電腦使用的無線芯片的制造商。移動設備用戶對于自己手中的機器的需求日益增多，但今天的個人輔助服務比如蘋果的Siri和Google Now都有局限性，因為它們必須向云端要求更多強大的計算機來回答或預估人們的提問。

“我們正迎難而上，”領導Zeroth工程師團隊的高通技術副總裁杰夫·格爾哈爾（Jeff Gehlhaar）說。

神經(jīng)形態(tài)芯片嘗試在硅片中模仿人腦以大規(guī)模的平行方式處理信息：幾十億神經(jīng)元和千萬億個突觸對視覺和聲音刺激物這類感官輸入做出反應。

作為對圖像、聲音等內(nèi)容的反應，這些神經(jīng)元也會改變它們相互間連接的方式，我們把這個過程叫做學習。神經(jīng)形態(tài)芯片納入了受人腦啟發(fā)的“神經(jīng)網(wǎng)路”模式，因此能做同樣的事。

這是為何高通的機器人（即使目前它還只是運行模擬神經(jīng)形態(tài)芯片的軟件而已）能在沒見過“蜘蛛俠”的情況下，把它放到投放“美國隊長”的同樣地點。

即使神經(jīng)形態(tài)芯片遠不如人腦能干，在處理感官數(shù)據(jù)和從中學習這個方面，它們比現(xiàn)有的計算機速度快得多。

人工智能的頂尖思想家杰夫·霍金斯（Jeff Hawkins）說，在傳統(tǒng)處理器上用專門的軟件嘗試模擬人腦（谷歌在貓實驗中所做的），以此作為不斷提升的智能基礎，這太過低效了。

霍金斯創(chuàng)造了掌上電腦（Palm Pilot），后來又聯(lián)合創(chuàng)辦了Numenta公司，后者制造從人腦中獲得啟發(fā)的軟件。“你不可能只在軟件中建造它，”他說到人工智能，“你必須在硅片中建造它。”

神經(jīng)通道

隨著智能手機廣泛流行，高通公司也宏圖大展，該公司的市場資本如今已經(jīng)超過英特爾。這在某種程度上要歸功于高通取得的數(shù)百項無線傳播專利。這些專利就陳列在其總部大堂7層樓道的其中兩層。

現(xiàn)在，高通又在等待再次突破的一刻。它和一家神經(jīng)科學創(chuàng)業(yè)公司Brain Corp合作，投資了這家公司（該公司就設在其總部大樓里），也和自己不斷擴大的員工隊伍合作。

過去五年，該公司已經(jīng)悄無聲息地開展工作，創(chuàng)造出模擬腦功能的算法以及執(zhí)行這些算法的硬件。Zeroth項目最初專注于機器人應用，因為機器人和真實世界互動的方式為人腦的學習過程提供了廣泛教程——這些教程然后可以被應用于智能手機和其他產(chǎn)品。

這個項目的名稱取自艾薩克·阿西莫夫（Isaac Asimov）的機器人“零規(guī)則”（Zeroth Law）：“機器人不得危害人類，也不能眼見人類遭到危害而袖手旁觀。”

神經(jīng)形態(tài)芯片的創(chuàng)意可以追溯到幾十年前。加州理工大學的退休教授、集成電路設計的傳奇人物卡弗·米德（Carver Mead）在1990年發(fā)表的一篇論文中首次提出了這個名稱。

這篇論文介紹了模擬芯片如何能夠模仿腦部神經(jīng)元和突觸的電活動。所謂模擬芯片，其輸出是變化的，就像真實世界中發(fā)生的現(xiàn)象，這和數(shù)字芯片二進制、非開即關的性質不同。

不過，米德設法建造可信賴的模擬芯片設計的過程并不容易，只有Audience公司制造的降噪芯片的銷售達到幾億美元，這是一個可算作神經(jīng)形態(tài)的處理器。這個芯片基于人的耳蝸的構造，已經(jīng)在蘋果、三星等公司的手機中使用。

作為一家商業(yè)公司，高通更看重實用性而非純粹的設計性能。所以該公司開發(fā)的神經(jīng)形態(tài)芯片仍然是數(shù)字芯片，要比模擬芯片更容易預估和制造。這些芯片編碼和傳輸數(shù)據(jù)的方式模仿了腦部在對感官信息做出反應時生成的電波動。

“即使是使用這種數(shù)字化的呈現(xiàn)，我們也能復制在生物學中看到的大量行為，”Zeroth項目工程師安東尼·路易斯（Anthony Lewis）說。

這些芯片將完美地融合到高通現(xiàn)有的業(yè)務中。高通主導了手機芯片市場，但近來收益成長緩慢。它的Snapdragon手機芯片包含了圖像處理單位這樣的組件。高通可以在芯片中添加“神經(jīng)處理單位”，以處理感官數(shù)據(jù)和類似圖像識別、機器人移動等任務。

而鑒于高通在向其他企業(yè)授權技術許可方面獲利豐厚，它可能也會出售對神經(jīng)形態(tài)芯片上運行的算法的使用權。這可能會導向視覺、運動控制等應用的感知芯片的問世。

認知友伴

日前某天，馬修·格羅布（Matthew Grob）正在開會，突然聽到電視劇《桑福德和兒子》（Sanford and Son）的主題曲響了起來，嚇了他一跳，讓他很惱火。原來，在最近一次去西班牙途中，他在自己的手機上設置了一條提醒，用這個曲子做了鬧鈴。現(xiàn)在，手機以為是時候再放一次這個音樂了。

我們的個人設備還遠不夠聰明，這只是其中一個小例子。格羅布夢想著這樣一個未來：不用拿著出錯的手機手忙腳亂地調(diào)整設置，而只需對它怒吼一句：“別這樣！”，手機就明白了，當主人到了一個新的時區(qū)時，它應該把鬧鈴關掉了。

高通尤其對于神經(jīng)形態(tài)芯片的這一種可能性感興趣：能夠改造手機和其他移動設備，使之成為我們的認知友伴，注意到我們的行為和周遭環(huán)境，并逐漸了解我們的習慣。

“如果你和你的設備可以用同樣的方式感知周遭環(huán)境，它將能更好地領會你的意圖，預期你的需要，”高通研究實驗室的業(yè)務開發(fā)主管薩米爾·庫馬爾（Samir Kumar）說。

我讓庫馬爾舉個例子，他倒是說了一整個系列：如果你在一張照片中把你的狗狗圈出來，你的手機攝像頭會在接下來的每張相片中都認出你的寵物；在足球比賽中，你可以告訴手機，只在你的孩子射門時才要抓拍照片；在你睡覺時，不用你告訴它，它也知道應該把所有來電都轉入語音信箱。而格羅布說，一言以蔽之，你的手機會擁有第六感。

在這種芯片尚未問世前，高通的主管們不愿過多地夸夸其談。但其他地方的神經(jīng)形態(tài)研究人員卻不介意做些揣測。

圣何塞的IBM較高級研究員達蒙德拉·穆扎夫（Dharmendra Modha）說，這類芯片可能會帶來給盲人戴的眼鏡，用視覺和聽覺傳感器來識別物體并提供聲音線索；能檢測生命體征、就潛在問題發(fā)出及早警告、建議個性化治療方式的醫(yī)療保健系統(tǒng)；利用風的模式、潮汐和其他指標來更準確地預測海嘯，諸如此類。

這個夏天，HRL的首席研究科學家納拉揚·斯里尼瓦桑（Narayan Srinivasa）計劃在AeroVironment生產(chǎn)的設備中測試一種神經(jīng)形態(tài)芯片。這種設備的體積和一只鳥差不多，會在幾間房間里飛來飛去，從攝像頭和其他傳感器獲得數(shù)據(jù)，從而記住自己在哪個房間，并學會更嫻熟地在那個空間里飛行。這可能導向更強大的無人駕駛飛機。

程序員們將花些時間弄明白利用這些硬件的較佳方法。“硬件企業(yè)現(xiàn)在開始做研究并不嫌早，”人工智能創(chuàng)業(yè)公司Viarious的聯(lián)合創(chuàng)始人迪利普·喬治（Dileep George）說，“商業(yè)產(chǎn)品可能要等些時間。”

對此，高通的高層們并無異議，但他們相信，公司預期于今年啟動的技術會大大縮短實現(xiàn)這些產(chǎn)品所需的時間。