本文来自微信公众号:SF 中文 (ID:kexuejiaodian),作者:SF
人工智能真的拥有“智能”吗?尽管今年以来,人工智能取得了长足的进步,但可能跟很多人想象中的人工智能仍相差甚远。在我们的想象中,人工智能应该是《终结者》中的 T-1000 和《黑客帝国》中“机械主”那样,拥有等同于人类甚至超过人类的“智能”。理想很丰满,现实很骨感。虽然叫作人工智能,但现在的人工智能还远没有达到真正拥有人类智能的水平。
文 | 梅林
我们的人工智能其实并没有“脑子”,它什么也不懂,也不会思考,更不会感知,甚至连文字、图像的含义它都无法理解。目前的人工智能都是用大量数据训练出来的,每一次训练,神经网络都会对每层单元接收的数据和输出的数据进行调整,以便能输出更准确的答案。人工智能做的只是基于大量的训练数据,多数据进行处理,给出类似人类“思考”的答案。
比如,ChatGPT 根本没有任何地理知识,却能告诉你法国的首都在哪里。当然,前提是在训练过程中,输入的数据里包含“法国”“首都”和“巴黎”这 3 个词。它在回答这个问题时,只是分析词语之间的关系 —— 法国、首都常和巴黎一起出现。
为此,科学家设想,可以模拟人类大脑处理信息的机制,开发出计算芯片及相应的硬件系统,让计算机和人工智能能像人类一样思考,成为真正意义上的“人工智能”。
让人工智能更像人脑
近期,中国科学技术大学的研究团队,制备了基于二氧化钒相变薄膜的类脑神经元器件,也就是我们常说的类脑芯片。中科大的科学家利用这种新式芯片,对神经元突触在外部刺激下的动态连接进行了模拟,展示了类脑神经系统中多通道信号传递和处理的过程。
如果未来将这些类脑芯片联结成人工神经网络,它们将模拟人脑中的神经网络工作,配备这种神经网络的计算机和人工智能将像人类一样思考。
什么是类脑芯片?
借鉴人脑的信息处理方式,用器件来模拟大脑的神经系统,创建出一种虚拟大脑,或者通过脑机交互将机器与生命体融合,创建虚拟大脑与生物大脑相结合的超级大脑,最终目标是建立一种人造的超级大脑,这就是类脑研究。在类脑研究中,用来模拟人脑神经系统的神经元器件就是类脑芯片。简单来说,类脑芯片就相当于我们大脑中一个个的神经元,它们组成了类似人脑的神经系统。
了解了什么是类脑芯片,可能有的伙伴会问了,科学家用类脑芯片模拟人类大脑有什么用呢。目前,类脑研究的成果已经应用于多模态目标跟踪、机器人空间定位、多尺度脑模拟、机器人群体控制等方面。
但是,随着类脑研究的发展,以及应用场景越来越复杂,如何让计算机、人工智能更智能、更接近人脑成了科学家关注的重点。为此科学家提出了脉冲神经网络的方案,与目前主流的类脑研究方案相比,脉冲神经网络的工作机制更接近人脑,因此在效率、运算量和应用性方面更有优势。类脑芯片正是构建脉冲神经网络的基础。
突破瓶颈,模拟人脑的突触连接
早在 2005 年,美国就提出了类脑研究的计划。现在,中国、日本、欧盟国家也都相继开展了类脑研究。虽然基于类脑芯片的类脑研究成了当前的研究热点,科学家也取得了一些成果,但是距离类脑芯片的大规模商业化运营还有很长一段路要走。
由于制作芯片的材料主要是硅,因此当前的人工智能被称为硅基人工智能。利用这样的硅基芯片来模拟人脑的神经系统,特别是突触连接是很难的。
中科大的研究团队开发的这种新式类脑芯片,利用二氧化矾相变薄膜为基础材料。由于二氧化矾在接近室温的条件下,能在绝缘体和金属之间发生可逆的导电性能转化,因此是制作模拟突触连接的类脑芯片的理想材料。在这项研究中,科学家采用新方法,突破了制作瓶颈,直接模拟了人脑神经元之间的突触连接过程。这项研究发表在 2023 年 10 月 4 日的《科学・进展》(SCIENCE ADVANCES)上。
参考文献:
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