跳出框架的類腦芯片，究竟是人腦增強(qiáng)儀還是操縱人類的工具？

美劇《超腦特工》中男主角的大腦中植入了一枚堪比超級(jí)計(jì)算機(jī)的微芯片，令其能在最短的時(shí)間內(nèi)從遍及世界的“電子網(wǎng)格”中獲取所需的信息?？苹秒娪袄镒畛Ｒ?jiàn)的橋段，現(xiàn)實(shí)中想要實(shí)現(xiàn)可能需要幾十年甚至幾百年，那么腦芯片這門(mén)技術(shù)，現(xiàn)階段的發(fā)展是怎樣呢？

腦芯片的起源是來(lái)自于一個(gè)著名的“公牛實(shí)驗(yàn)”。1963年，何塞·德?tīng)柤佣啵↗ose Delgado）醫(yī)生在妻子和幾名助手的幫助下，在沒(méi)發(fā)狂的公牛頭骨上安裝了立體定位框架，將刺激接收器植入了它們的大腦，試圖利用手持收音機(jī)上的按鈕控制公牛的大腦。

當(dāng)一頭公牛氣勢(shì)洶洶地朝他沖過(guò)來(lái)時(shí)，他出于求生本能他瘋狂地按控制按鈕。最后，那只牛在離他幾英尺遠(yuǎn)的地方停了下來(lái)。

由此，何塞·德?tīng)柤佣嚅_(kāi)創(chuàng)了一項(xiàng)至今依然具有爭(zhēng)議的技術(shù)——類腦芯片。簡(jiǎn)單的說(shuō)，腦芯片技術(shù)就是通過(guò)植入電極，用電刺激神經(jīng)組織，達(dá)到操縱心靈的目的。

打破馮·諾依曼結(jié)構(gòu)

類腦芯片究竟有何不同？

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)已有七八十年的歷史，這就好比已經(jīng)直立行走的智人，仍長(zhǎng)著一顆猩猩的腦袋。這就出現(xiàn)了馮·諾依曼瓶頸，也就是說(shuō)CPU再快，也要等內(nèi)存，因?yàn)镃PU和內(nèi)存之間的性能差距越來(lái)越大。

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)中，計(jì)算模塊和存儲(chǔ)單元是分離的，CPU在執(zhí)行命令時(shí)必須先從存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)。

每一項(xiàng)任務(wù)，如果有十個(gè)步驟，那么CPU會(huì)依次進(jìn)行十次讀取、執(zhí)行、再讀取、再執(zhí)行，這就造成了延時(shí)，以及大量功耗（80%）花費(fèi)在了數(shù)據(jù)讀取上，當(dāng)然多核、多CPU或一些常用數(shù)據(jù)的就地存儲(chǔ)會(huì)一定程度上緩解這些問(wèn)題。

學(xué)術(shù)界和工業(yè)界如今出現(xiàn)了向人類大腦學(xué)習(xí)體系結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)，大腦的處理單元是神經(jīng)元，內(nèi)存就是突觸。神經(jīng)元和突觸是物理相連的，所以每個(gè)神經(jīng)元計(jì)算都是本地的，而且從全局來(lái)看神經(jīng)元們是分布式在工作。

說(shuō)到類腦芯片的獨(dú)特性，首先它不是傳統(tǒng)的馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，而是專門(mén)的類人腦芯片結(jié)構(gòu)。類人腦芯片架構(gòu)是一款模擬人腦的新型芯片編程架構(gòu)，這一系統(tǒng)可以模擬人腦功能進(jìn)行感知、行為和思考。

這種新型編程架構(gòu)可以允許開(kāi)發(fā)者為類人腦芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，未來(lái)，它還可以允許計(jì)算機(jī)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種帶有人腦功能的計(jì)算機(jī)，甚至比人腦更加智能。

其次，類人腦芯片的存儲(chǔ)器不但但是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，而是進(jìn)一步研發(fā)成為類似人體的突觸，這是邁向人造大腦重要的一步。

我們知道人腦之所以復(fù)雜是因?yàn)辇嫶髲?fù)雜的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，人腦有上千億個(gè)神經(jīng)元，幾乎所有的生物意識(shí)行為都是從這里發(fā)起的，所以讓存儲(chǔ)器模仿突觸是實(shí)現(xiàn)類人腦芯片不可或缺的創(chuàng)舉。

第三，類腦芯片的能源利用率極高，普通芯片在工作時(shí)會(huì)伴隨大部分的散熱，計(jì)算機(jī)芯片如果沒(méi)有風(fēng)扇或者空間制冷技術(shù)，幾分鐘就足以將自己融化。但是，類腦芯片卻可以像人腦一樣，幾乎所有的熱量都用于“思考”。

最后，類腦芯片懂得“學(xué)習(xí)”，人類大腦之所以厲害就是因?yàn)榭梢圆粩嗟膶W(xué)習(xí)和接納新事物，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，類腦芯片也做到了。從最開(kāi)始的代碼寫(xiě)入存儲(chǔ)知識(shí)，到現(xiàn)在高通、IBM芯片自主學(xué)習(xí)獲得知識(shí)，類腦芯片的環(huán)境應(yīng)變能力正在不斷的增強(qiáng)。

在現(xiàn)實(shí)層面，每個(gè)芯片可以搭載百萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元，億萬(wàn)個(gè)神經(jīng)突觸，可以自由擴(kuò)展的芯片網(wǎng)絡(luò)又如同大腦皮層的不同的區(qū)域，分別在不同的層級(jí)上， 可以并行的，同時(shí)的處理任務(wù)，從而指數(shù)型地提高了數(shù)據(jù)處理的效率。

又因各個(gè)指令及相應(yīng)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在同一芯片中，所有的計(jì)算資源不會(huì)因?yàn)榈却鎯?chǔ)訪問(wèn)而導(dǎo)致浪費(fèi)，功耗也比現(xiàn)在基于馮·諾依曼硬件架構(gòu)的處理器低兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)。

類腦芯片爭(zhēng)議遠(yuǎn)未停止

找到技術(shù)發(fā)展平衡點(diǎn)才是關(guān)鍵

本文開(kāi)頭提到的德?tīng)柤佣噌t(yī)生于1969年出版了一本書(shū)，他在《心靈的物理控制：邁向精神文明社會(huì)》一文中描述了腦刺激研究，討論了它的作用。

但這項(xiàng)技術(shù)自誕生起就飽受爭(zhēng)議，一名婦女甚至起訴德?tīng)柤佣嗪退?wù)的學(xué)校并索賠100萬(wàn)美元，盡管她和德?tīng)柤佣辔丛\面。而時(shí)至今日，爭(zhēng)議并沒(méi)有停止。

記憶芯片的使用勢(shì)必會(huì)引起人們對(duì)記憶數(shù)據(jù)不安全的討論。且不論記憶數(shù)據(jù)被盜，單純的個(gè)人隱私泄露，也足以引起輿論關(guān)注。難以想象記憶被盜后公眾的反應(yīng)，當(dāng)最后一塊遮羞布被徹底粉碎，一場(chǎng)記憶保衛(wèi)戰(zhàn)便可以轟轟烈烈的拉開(kāi)了。

如果腦芯片僅僅能增強(qiáng)記憶力，還不是最令人畏懼的，真正讓人覺(jué)得恐怖的是，我們很難預(yù)測(cè)這些技術(shù)究竟會(huì)用在哪些地方，會(huì)被哪些有心人利用。

事實(shí)上，對(duì)大腦的刺激可以分為侵入式和非侵入式，德?tīng)柤佣嗟难芯恐泻笃趯⒆⒁饬D(zhuǎn)移到非侵入性的神經(jīng)刺激方法上，他發(fā)明了一種能夠向特定神經(jīng)區(qū)域傳遞電磁脈沖的環(huán)狀裝置和頭盔。

他在他自己和他女兒身上測(cè)試這些裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明可以誘發(fā)困倦、警覺(jué)和其他狀態(tài)。

無(wú)獨(dú)有偶，美軍也研發(fā)了一種叫作“經(jīng)顱直流電刺激器”的頭盔，帶上這個(gè)頭盔可以讓人集中注意力，讓你專注于一件事兒。實(shí)驗(yàn)表明這個(gè)頭盔的確有利于士兵戰(zhàn)斗，而且還能促進(jìn)學(xué)習(xí)。公眾沒(méi)法不擔(dān)心一旦這種頭盔被濫用后，是否會(huì)制造超級(jí)士兵甚至殺人機(jī)器。

腦芯片究竟是大腦增強(qiáng)儀還是會(huì)操縱人類？那些抱有激進(jìn)態(tài)度的腦外科專家是否真的拿到了理想的數(shù)據(jù)？

這一切我們不得而知，但類腦芯片作為一門(mén)過(guò)于前沿的技術(shù)，其研究和應(yīng)用的討論仍將持續(xù)進(jìn)行下去，我們相信人類會(huì)在腦芯片發(fā)展上找到一個(gè)制約點(diǎn)和平衡點(diǎn)，因?yàn)槿祟愊鄬?duì)機(jī)器最大的不同是人類富有更大的想象力。

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