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《科学大众》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多年来,杂志秉承“科学大众化、大众科学化”的宗旨,矢志不渝地为提高中华民族特别是青少年科学素质服务,影响了一代又一代中国人,得到了毛泽东、周恩来等党和国家领导人的肯定。

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人类的“灵光一闪”秒杀超级计算机

2014-10-21 10:20:56

人类的灵光一闪秒杀超级计算机

 □文/本刊记者 白玉磊

 

院士眼中的智能计算机未来之路

 奥巴马为什么会投入巨资启动脑计划IBM专家为什么最终承认他们研制的超级计算机深蓝沃森其实都失败了?中国科学家设想中的人工智能究竟要怎么搞?

2014715日,在江苏省科协和江苏省教育厅主办的2014江苏省青少年高校科学营开幕式上,中国工程院院士、东南大学教授韦钰做了题为《迎接智慧信息时代的到来》的科普报告,为1 000多名来自全国各地的中学生打开了一扇通往智慧信息时代的神奇之门。

 

斑点狗难倒人工智能科学家

20世纪以来,人类取得了一系列科学技术的辉煌成就,其中对经济和社会影响面最广、影响力最大、影响持续时间最长的是电子信息技术。信息技术已经影响到我们生活的方方面面,已经让我们每个人都无法离开它了,甚至会对它的强大感到有些恐惧。

韦钰院士是研究信息科学的,也是中国第一批接触网络、微博这些东西的人,她却认为,世界上最复杂、最强有力的系统,并不是现在我们认为的那个威力无穷、没有生命的信息系统,尽管它给我们的生活带来很多的改变,现在世界上最强有力的、最复杂的系统仍然是我们的脑。

为了更好地理解,韦钰院士在大屏幕上展示了一幅明明暗暗、满是斑点的图片,并告诉台下学生,现在无论多么强大的计算机也无法从这张图里看出什么。但是,有学生一下子就看出来了,这其中隐藏着一只斑点狗。韦钰院士说,就是这样一只斑点狗,给了全世界人工智能科学家一大挑战。

这个问题,在人工智能出现之初就存在着,至今无法得到很好的解决。最早的人工智能是在上世纪50年代发展起来的,那时候有一个教授在放暑假前给他的研究生布置了一个题目——在这个假期里研究研究怎么让计算机辨认一只猫。这就是人工智能刚开始的课题,结果这个学生搞了一个假期都没摸到门径。人很容易认得一只猫,甚至你可以认得好多年前的朋友,但是计算机根本没门,到现在科学家对此也没有什么好办法。所以说,世界上最厉害的是脑。

 

强大的超级计算机并不代表智能

很多人可能会有这样的疑惑,现在的一些超级计算机也都很厉害的,每秒能计算几百亿上千亿次,下棋能战胜世界冠军,在智力竞赛中也展现了惊人的记忆能力,难道它们还不够强大吗?

美国IBM公司最早研制了一个会下棋的超级计算机深蓝,在1997年,深蓝击败了当时的国际象棋世界冠军。后来,IBM公司又研制了超级计算机沃森2011年,沃森跟美国最有名的两个选手同时参加一个智力竞赛节目,结果沃森取得胜利。如此厉害的计算机,已经够接近人的智慧了吧?韦钰院士的答案是——远不是!在韦钰院士看来,它们都不代表智能和最强的脑力,人类最强的大脑绝对不是记忆能力,人脑的智慧其实是对于信息的分析和决策能力,这是世界上任何强大的电脑都无法比拟的。美国科学家也是这么认为的。2014IBM有一个全球战略讨论会,韦钰院士去参加了,并见到了这个项目的主管和研发团队,他们自己也承认超级计算机是失败的,这不是人的智慧,只是在利用逻辑分析。

现在的沃森已经可以达到每秒钟操作1015次,但它要占据几千平方米的面积,有的超级计算机体积更是庞大,那就是一座楼呀,这一点可比不过我们的大脑,我们的大脑只有1 400克。沃森需要多少功率呢?它需要6兆瓦功率,我们的大脑最多只需要30瓦,我们吃的一日三餐就可以驱动它了。韦钰院士说,我们大脑里的神经元数量大约是1011个,这些神经元从我们出生就已经存在,也不会再增加了,我们就这么点东西,但现在世界上最强大的计算机还是比不上这么点东西。

韦钰院士透露说,IBM公司也知道这条路不行了,所以他们在那次战略讨论会的时候就已经停止在现有层面上了,现在他们把我们常讲的大数据分析、云平台还有数据安全综合起来搞了一个平台,开始推向商业化。其中运用较多的是医疗诊断,就是把你的基因输进去,超级计算机用大数据去比对,看你的基因跟什么有关系,生病了应该怎样治疗、用什么药等等。比如说白血病,如果病人的基因不一样,用的药根本就是不一样的,在这一点上它可以更好地为病人服务。

 

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大脑直觉思维是计算机无法模仿的

沃森失败了,为什么从上世纪50年代发展起来的人工智能走到现在走不动了?计算机的智慧和人的智慧,究竟差别在哪里呢?

韦钰院士认为,要想搞清楚这些问题,先要搞清楚人是怎么决策的。沃森的决策是按照逻辑、按照规则,用快速计算来解决,但人不是这样决策的。用韦钰院士的话说,决策就是一个人本事大本事小的关键,同样一个问题,比如研制智慧计算机,现在问你该怎么做,如果你有本事就是创新,没有本事就是跟在人家后头,再没本事就是看都看不懂。所以很多人是否聪明、是否创新,就看你能不能做一个好的决策。尽管我们会学到很多用于决策的规则、知识,但在解决某一个问题的时候,你可能还是会有一种直觉的思维、直觉的灵感,那是人最了不起的地方,是现在的计算机所无法模仿的。很多时候,创新就是在于知识积累到一定程度时候的灵光一闪的直觉,当然这并不全凭运气,它需要之前灌输很多正确的学习模型。

日本科学家对很多专业棋手进行了研究,利用核磁共振来看他们下棋的时候大脑哪部分在活动。结果发现,专业棋手一开始都是下快棋的,并不是逻辑推理,完全凭感觉,而到了动脑筋想关键招的时候,大脑的某一块特定区域就会活动,而那些不会下棋的人无论怎么思考该如何走棋,这个地方的脑区就是活动不了。韦钰院士说,和专业棋手下棋一样,这种模型建立起来,当我们看到这个情景就马上有直觉出来,在这个基础上我们就可以进一步创新。只有灌输正确的模型,才能在关键的时候,出现大脑创新的直觉思维

除此以外,科学家还发现人脑中有一个很奇怪的决策系统——镜像神经元,有人觉得这个发现跟DNA的发现一样重要。

1996年,意大利科学家里佐拉蒂做了一个实验,他把猴子的颅骨打开,观察猴子拿花生米吃的时候哪些大脑神经区域有放电活动,最终确定了一个区域。实验一直在进行中,有一天里佐拉蒂的助教走进实验室,没有把花生米给猴子吃,而是自己吃了,结果发现猴子的那部分神经区域也在放电,这就是镜像神经元在起作用。不光猴子有镜像神经元,人也有,当你看到别人痛苦的时候你会掉下眼泪,这就是镜像神经元在起作用,有了这个你才会有同情心。有人在这种情况下哭不出来,给人的感觉是他的心特别硬,其实不是心特别硬,是他大脑里的镜像神经元不大好。

 

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人类常有灵光一闪的直觉,计算机却无法模仿

 

和计算机的决策比起来,人的决策是有很多不同的,人有情感,人的决策绝不是计算机的不是,它有镜像神经系统,有需要学习的模型。

 

智能计算机的未来之路

那么,智能计算机的未来发展方向,究竟在哪里呢?

韦钰院士说,我们现代人一个星期接触到的信息,就已经超过17世纪人一辈子接触的信息,但信息并不是智慧,用信息去解决问题才叫智慧。我们的信息系统既然是为人服务的,它就应该以人为中心,也就是说,我们应该要把与人有关的知识和系统工作环境的社会背景联系起来,这是下一代的信息技术要做的,必须要研究那个无生命的系统怎么跟人配合,必须把社会知识、社会环境在这个信息系统开始研究的阶段就加进去。而且,美国人已经在这么做了。脑在信息时代变得非常重要,这也就是奥巴马为什么启动了脑计划,这个计划比基因计划更复杂。韦钰院士还透露,中国教育部和科技部也已经开始启动了脑的计划,而她参与了这个计划的讨论。她介绍说,中国工程院也搞了一个2020年的战略规划,启动了脑和信息系统交互技术研究。

新的人工智能原理还要考虑镜像神经元机理,考虑模型整合,考虑情绪的选择作用。而有一些研究成果,现在已经开始在逐步应用了。

科学家现在可以用意识控制鼠标等物体,他们还在一位瘫痪病人的脑中嵌入一块电子板,可以通过机器读取病人的脑电波信息,从而控制机械手拿取东西。而科学家的设想是将来机器人会融入人体,这样你都不用读书了,可以把那些知识直接埋进大脑。

日本现在有一种仪器,在你走过去时可以识别你的年龄和性别。美国安全系统也使用类似的信息检测技术,在你通过安检的时候判断你有没有敌对意识。在英国已经出现新式的测谎仪,可以通过红外扫描出你有没有撒谎,这个也已经商品化了。另外,现在还有许多新奇的检测仪,你是否适合做某个工作、你有没有暴力倾向等等,都可以测出来。

在韦钰院士看来,我们现在正在进入的时代,最热门的研究是搞清楚脑和信息系统之间的关系,搞清楚脑和脑之间的关系。脑这个最强大的智慧信息系统,和我们现在认为强有力的无生命的信息系统之间的交互,以及如何形成新的信息系统和应用,这些研究就是从现在开始的。你们真的非常幸运,你们就站在这个时代的口上,你们可以看到在这个时代展现了多少可以研究的东西。现在最有生命力的专业是机械专业和电子专业的合作,一定是这样的。韦钰院士对台下的学生们如此说。

 

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