如何让“计算机”有思维?

人脑有6543.8+04亿个神经元,超过6543.8+00亿个神经节。每一个神经元都连接着成千上万个神经元,其功能相当于一台微型计算机。人脑的整体运行速度相当于每秒1000万亿次的计算机的功能。

人脑是最完美的信息处理系统。从信息处理的角度研究人脑,研制出能像人脑一样“思考”的计算机,一直是科学家的梦想。80年代初,在美国、日本,然后在中国,出现了研究神经网络理论和神经计算机的热潮。

用很多微处理器来模仿人脑的神经元结构,采用类似人脑的结构设计,形成神经计算机。除了许多处理器之外,还有类似神经的节点,每个节点都与许多其他节点相连。如果每一步操作都分配给每个微处理器,并且它们同时操作,那么它的信息处理速度和智能将大大提高。科学家预测,未来有了纳米技术制造的超级计算机,完全有可能模拟出具有人类智能的计算机。这种计算机也被称为人工大脑。

对于德国神经科学家Peter Fremoz来说,开发一台神经计算机的目标有点太远了。他正在研究如何将生物有机体与硅片结合起来,研究神经元的自我学习和记忆。

去年,弗雷莫兹领导的研究团队将两个蜗牛神经元固定在一个硅芯片的中间,看起来像是蚀刻在芯片上的锋利“栅栏”,将神经元围起来。在接下来的两天里,两只蜗牛的神经元长出突触并相互连接,它们之间也可以相互交换电信号,或者与芯片上的电极交换电信号。

神经元的连接让Fremoz清楚地看到了细胞对这些电信号的反应。随着更多神经元的采用,他计划研究神经网络的物理变化和记忆的存储。弗雷莫兹说:“我们拥有最基本的组件,可以将数字电子组件与神经网络结合起来。下一步是在硅片上制造更多的神经元。目标是创建一个小型的自我学习网络。”美国杜克大学的科学家正在开发一种“猴脑计算机”。他们想了解和发展瘫痪者的神经修复。目前,他的研究小组正在试图让猴子的大脑发送信号来控制机器人的手臂。当猴子伸手抓食物时,嵌入其大脑皮层的微电极会读取神经信号。计算机分析这些信号,辨别大脑活动的模式,预测猴子上肢的运动方向,从而指导机器人的手臂运动。在实验中,当猴子移动上肢时,机器人的手臂也随之移动,动作出奇的协调。

进行这项实验的科学家认为,在未来,人类大脑可能通过导线与其他外部人类大脑或计算机相连,可以直接传输信号和接收反馈。这项技术可以用来创建一个虚拟现实系统。在这样的系统中,登陆火星的宇航员可以在离开地球之前学习如何处理火星上的重力问题。

俄罗斯科学家也对人脑的模仿进行了研究,并在2R开发出了第一个人造大脑:一台拥有与人脑相同智慧的“神经计算机”。

俄罗斯科学家瓦尔采夫(Valtsev)表示,俄罗斯的新型计算机模仿了脑细胞(或神经元)的运行模式,采用了神经生理学和神经生理学的最新发现,超越了过去的大脑模型,创造出了一种真正能够思考的机器。但他警告说,这一科学突破也有其潜在的危险。他说,如果新的人造大脑处理不当,它将成为一个科学怪物。他说:“这台机器必须像新生儿一样接受训练。让它成为我们的朋友,而不是罪犯或敌人,这一点非常重要。”

日本科学家开发出了制造神经计算机所需的大规模集成电路芯片。在1.5平方厘米的硅片上,可以设置4万个神经元和4万个神经节,这种芯片可以达到每秒2亿次的运算速度。富士通研究所开发的神经计算机每秒更新数据近1000亿次。NEC推出了神经网络语音识别系统,可以识别呼入和呼出的语音,正确率达到99.8%。美国研制了一种神经计算机,由左脑和右脑两个神经块组成。右脑是经验功能部分,有10000多个神经元,适合图像识别。左脑是识别功能的一部分,包含654.38+0万个神经元,用于储存单词和语法规则。现在,纽约、迈阿密和伦敦的机场已经使用神经计算机检查爆炸物,每小时可以检查600 ~ 700件行李,检出率为95%,错误率为2%。

神经计算机将广泛应用于各个领域。它可以识别声纳和雷达接收的字符、符号、图形、语言和信号,解释检查,估计市场,分析新产品,进行医疗诊断,控制智能机器人,实现汽车和飞机的自动驾驶,发现和识别军事目标,做出智能决策和命令。