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Dharmendra Modha領(lǐng)我到房間前面讓我湊近細看，這貨和浴室藥柜差不多大,，支在墻邊一個架子上,。透過透明外殼，可以看到內(nèi)部的芯片,、電路板和彩色燈光,，看上去像是七十年代科幻電影里的道具，但Modha卻描述它為“你正在看著一只小型嚙齒動物”,。 他的意思是一只小型嚙齒動物的大腦——至少,，其數(shù)碼等價物。里面這些芯片設(shè)計成模仿神經(jīng)元行為,，這是生物大腦的基本構(gòu)造單元,。Modha說面前的系統(tǒng)橫跨四千八百萬個這樣的人工神經(jīng)細胞，大致上是一只嚙齒動物腦部的神經(jīng)元數(shù)量,。 Modha負責(zé)創(chuàng)造了這些“神經(jīng)形態(tài)”芯片的IBM認知計算組,。在硅谷遠端的IBM研發(fā)實驗室舉行著為時三個星期面向?qū)W術(shù)和政府研究人員的“培訓(xùn)營”，這是他和他的團隊第一次向外部世界分享他們這一不尋常的造物,。房間前面的數(shù)碼嚙齒動物大腦插著各人的筆記本電腦,，這群來源廣泛的計算機科學(xué)家們正在探索該IBM架構(gòu)的特色，并開始給這個叫做“真北”(TrueNorth)的芯片構(gòu)建軟件。
一些上月在科羅拉多的工程交流會上手了該芯片的研究者已經(jīng)制作出了軟件,，可以鑒定圖像,、識別語音，以及理解自然語言,?；旧希麄兪褂迷撔酒堋?a target="_blank" rel="external" href="http://www./2015/04/jeff-dean/">深度學(xué)習(xí)”算法,，同樣的算法正驅(qū)動著互聯(lián)網(wǎng)上最新的人工智能服務(wù),，包括Facebook的認臉算法和Skype的實時翻譯。但IBM芯片的潛力是它能在更小的空間里用相當節(jié)約的電力跑這些算法,，讓我們能把更多的AI塞進手機和其它微型設(shè)備里,，包括助聽器和手表等。 “神經(jīng)突觸架構(gòu)能帶給我們什么,？它使我們能用非常,、非常低的耗電做諸如圖像分類的事情，它讓我們在新環(huán)境里應(yīng)對新問題,?！痹趧趥愃埂だツ獱枃覍嶒炇已芯可疃葘W(xué)習(xí)國家安全方面應(yīng)用的計算機科學(xué)家Brian Van Essen這樣說。 真北是一場試圖完善驅(qū)動深度學(xué)習(xí)和其它AI服務(wù)的硬件的廣泛運動的一部分,。谷歌,、面本、微軟等公司正在用機器的GPU(原本用來渲染圖像的芯片)來跑他們的算法,，并且他們正在向FPGA(能為特定任務(wù)編程的芯片)遷移,。對于蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和蘇黎世大學(xué)皮質(zhì)計算組的博士生Peter Diehl來說，因為真北耗電極少,，它在某些情況下表現(xiàn)超過GPU和FPGA。
密歇根大學(xué)計算機科學(xué)教授Jason Mars說,，主要的差別在于,，真北和深度學(xué)習(xí)算法契合得相當好。這些算法以IBM芯片同樣的方式模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),，重現(xiàn)大腦中的神經(jīng)元和突觸,，兩者很好地相互映射?！霸撔酒o你一種高效率執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式.,。”Mars這樣說道。他回絕了這個月的培訓(xùn)邀請,，但一直在密切關(guān)注芯片的進展,。 雖說這樣，真北芯片只適合部分深度學(xué)習(xí)過程——至少對于今天的芯片來說——有些人還質(zhì)疑它的影響會有多大,。雖然IBM現(xiàn)在正與外界分享該芯片,，它離市場還有好幾年。但對Modha來說,，這是理所當然的,，正如他所說：“我們正在為顯著變革奠定基礎(chǔ)?！?/p> 手機里的大腦
Peter Diehl最近出了趟國,，那里的網(wǎng)路連接不大好，他的體驗對比鮮明地映照出今天AI的局限性,。沒有了互聯(lián)網(wǎng),，他就用不了Google Now之類服務(wù)，它們在語音識別和自然語言處理上應(yīng)用了深度學(xué)習(xí),，因為大多數(shù)計算不是在手機而是Google的遠程服務(wù)器上進行,，“整個系統(tǒng)就崩壞了，”他說,。 所以說,，深度學(xué)習(xí)需要巨量的處理能力，這種處理能力通常由手機通過網(wǎng)絡(luò)連接上巨型數(shù)據(jù)中心提供,，而不是在單個設(shè)備上本地進行,。真北背后的想法是，它能有助于至少把部分處理能力轉(zhuǎn)移到手機和其它個人設(shè)備上,，這樣就能顯著擴大AI對普通大眾的可用性,。 要理解這一點，你需要理解深度學(xué)習(xí)的工作方式,，它分兩階段進行,。首先，Google和Facebook等公司必須訓(xùn)練一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行特定任務(wù),，例如,，如果他們想要自動鑒別貓照片，它們就必須把成筐硬盤的貓照片喂給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),，然后,，一旦模型經(jīng)過訓(xùn)練，另一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)必須來實際執(zhí)行任務(wù),。你給出一張照片,，系統(tǒng)就告訴你里面有沒有貓。真北今天的存在形態(tài)，就是旨在促進這第二階段,。 一旦模型在巨型數(shù)據(jù)中心里經(jīng)過訓(xùn)練,，芯片就幫助你執(zhí)行該模型。因為它又小又如此省電,，它能被裝進手持設(shè)備里,。由于不需要通過網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)，這就讓你能更快地做更多事情,。如果它被廣泛使用,，就能解除數(shù)據(jù)中心的很大負擔。Mars說：“這就是未來,，我們會看到更多處理跑在設(shè)備上,。”
神經(jīng)元,，軸突，突觸,，尖峰Google最近討論了在手機上跑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的努力,，但對Diehl來說，真北能把該概念再推進幾步,。他解釋說,，區(qū)別是芯片和深度學(xué)習(xí)算法高度契合。每個芯片模擬約一百萬個神經(jīng)元,，它們能通過類似突觸的結(jié)構(gòu)互相通信,，而突觸是大腦內(nèi)神經(jīng)元間的連接。
該設(shè)定和你當前在市場上見到的GPU、FPGA等芯片很是不同,，這些芯片連線用來執(zhí)行特定的“指令”,，而真北操控“尖峰”，這是與大腦中的電脈沖類似的更簡單的信息片斷,。例如，尖峰能顯示人說話時的嗓音變化,，或者照片中像素間的顏色變化,。“你可以把它想象成一個神經(jīng)元發(fā)給另一個的單比特消息?！毙酒氖紫O(shè)計師之一Rodrigo Alvarez-Icaza這樣說,。 其結(jié)果就是一個耗電更少的簡單得多的架構(gòu)。盡管芯片包含54億個晶體管,，它只消耗約70毫瓦功率,。相比之下，一個標準的Intel電腦處理器包括14億個晶體管,，消耗35到140瓦,。即使是驅(qū)動智能手機的ARM芯片耗電也比真北多幾倍。
當然,，使用這種芯片也需要新品種的軟件,。這就是Diehl等研究者在真北培訓(xùn)營里正在探索的，它從八月初開始,，在加州山河縣的IBM研究實驗室還要再持續(xù)一個星期,。在某些情況下，研究者們把現(xiàn)有代碼翻譯成芯片能讀懂的“尖峰”(然后再翻譯回來),，但他們也在為芯片構(gòu)建原生代碼,。 臨別禮物和這些研究者一樣，Modha主要用生物學(xué)術(shù)語來討論真北,。神經(jīng)元,。軸突。突觸,。尖峰,。當然，芯片在某些方面就是這些濕件的鏡像,，但類比也有其局限,。深度學(xué)習(xí)創(chuàng)業(yè)公司Skymind聯(lián)合創(chuàng)始人Chris Nicholson說：“這類說法總是令人警惕，硅片的運作方式和構(gòu)成我們大腦的物質(zhì)是非常不同的,?！?/p> Modha也承認如此。當他在2008年接受國防部研究分支DARPA的5350萬美元資助開始該項目時,，目標是用完全不同種類的芯片材料以更完整的方式模擬大腦,。但在某個時候，他意識到這不會很快發(fā)生,，“野心必須與現(xiàn)實相平衡”,，他說。
在2010年因為豬流感而倒下期間,，他意識到前進的最佳道路是松散模擬大腦的芯片架構(gòu)——一個隨著新硬件材料研發(fā)能最終以更完整的方式重現(xiàn)大腦的架構(gòu),。他說：“你并不需要對神經(jīng)元的基礎(chǔ)物理、化學(xué)和生物進行建模才能引發(fā)有用的計算,，我們想盡可能地接近大腦,，同時保持靈活性?！?/p> 這就是真北,。它不是一個數(shù)字大腦，但它是通往數(shù)字大腦的一步,。隨著IBM培訓(xùn)營的舉行,，該項目正在加速。房間前面的這臺機器實際上是48臺分離的機器,，每臺圍繞其真北芯片而構(gòu)建,。下周，當培訓(xùn)營結(jié)業(yè)時,，Modha會分開它們,，讓所有這些學(xué)者和研究者們帶回自己橫跨五大洲30多個機構(gòu)的實驗室。Modha指著一房間研究者們說：“人類使用技術(shù)來改造社會,，說的就是這些人,。”
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來自： 李灝 > 《時尚科技 科普新解》
