《電子技術(shù)應(yīng)用》
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給互聯(lián)網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)加個“大腦” “腦聯(lián)網(wǎng)”將引發(fā)怎樣的革命

2016-03-08

  互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到今天,已經(jīng)成為人們重要的生活方式,,在網(wǎng)上可以與朋友聊天,、閱讀新聞、查詢各種信息和資料,、玩游戲、購物、看電影等等,。對很多人來說,如果一天沒有網(wǎng)絡(luò),,日子就會變得非常無聊,、難捱。

  新一波的“物聯(lián)網(wǎng)”是互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)展,,把各種各樣的“物體”和器件連上網(wǎng),,從而可以使人們遠(yuǎn)程控制這些物體和器件,也可以得到它們所感知,、所收集到的各種數(shù)據(jù),,如圖像、溫度,、濕度等等,。

  現(xiàn)在最熱門的一個詞是“互聯(lián)網(wǎng)+”,意味著把互聯(lián)網(wǎng)與各行各業(yè)實(shí)體經(jīng)濟(jì)聯(lián)系在一起,,線上線下發(fā)揮出更好的經(jīng)濟(jì)效益,?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”只是想利用互聯(lián)網(wǎng)做更多的事,但沒有去想改變互聯(lián)網(wǎng)本身或增強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)本身的功能,。

  不管是互聯(lián)網(wǎng)也好,,物聯(lián)網(wǎng)也好,都把外部世界的人和物連接起來了,,但是還缺乏一個最關(guān)鍵的東西——會思考,、會分析、會做決策的大腦,。應(yīng)該說互聯(lián)網(wǎng)比物聯(lián)網(wǎng)還好一點(diǎn),,因?yàn)樵诨ヂ?lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)上(如網(wǎng)站)有時還有人在操縱、在分析,,從而也體現(xiàn)了一定的“腦互聯(lián)”的作用,,而一般的物聯(lián)網(wǎng)就基本上是四肢發(fā)達(dá)的“無腦兒”了。

  互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展這么多年來,,強(qiáng)調(diào)的無非是從網(wǎng)速,、帶寬、流量等方面提高質(zhì)量,,這些僅僅是加大了傳輸“管道”的容量而已,。或者把連接對象從“人”擴(kuò)大到了“物”,,或者使用“互聯(lián)網(wǎng)+”以及“O2O”等來對互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域做橫向擴(kuò)充,。但是,對網(wǎng)絡(luò)本身來說,,一直沒有具備再高一個層面的特性,,那就是“智能”。如果把“大腦”加進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)或者物聯(lián)網(wǎng),,讓它具備“智能”,,這樣的“腦聯(lián)網(wǎng)”將會帶來意想不到的革命性的變化。

  腦聯(lián)網(wǎng)將如何改變我們的生活?

  我們在日常生活中,,可能會遇到的場景:在爐子上煮著菜,,突然聽到孩子的哭聲,就跑去另一個房間照顧小孩,,等哄完孩子再趕緊到廚房,,菜卻已經(jīng)完全煮干了,整個廚房一股焦煙味,。

  如果有了“腦聯(lián)網(wǎng)”,,你的行為(走路路徑)及表情,都會被房間里各種器具(包括床,、椅子,、沙發(fā),、櫥等)所感知和記錄,并進(jìn)行實(shí)時分析,。而廚房的冰箱,、爐子、鍋?zhàn)尤慷歼B網(wǎng),,當(dāng)爐子超過一定溫度,、鍋?zhàn)影l(fā)生干燒的時候,會發(fā)出信號給穿戴在你身上的“可穿戴”設(shè)備進(jìn)行報警,,同時自動把爐子關(guān)上(“執(zhí)行器”發(fā)生作用),。

  另一個生活場景:晚上,你吃了晚飯后斜躺在沙發(fā)上看電視,,因?yàn)橐惶旃ぷ魈哿?,看著看著就倒在沙發(fā)上睡著了。等早上醒來,,發(fā)現(xiàn)電視機(jī)還開著,,自己身上什么被子都沒蓋,感覺喉嚨痛,,開始不斷咳嗽。

  如果有了“腦聯(lián)網(wǎng)”,,房間里的沙發(fā),、冰箱、電視機(jī),、空調(diào)等等都會感知到你的體形動作,、你的走動情況、你的聲音,,甚至你的表情,,然后會進(jìn)行分析和“思考”。見到你已經(jīng)倒下睡著,,“腦聯(lián)網(wǎng)”就認(rèn)為你有了睡意,,就會把房間里的熱空調(diào)打開并調(diào)整到合適的溫度,電視機(jī)也會自動關(guān)掉,,沙發(fā)也會慢慢展開鋪平變成一張床,,讓你舒舒服服一直睡到天亮。

  再來看看住房外面的情形,。在大城市里,,經(jīng)常遇到的煩惱是堵車。如果每一輛車都能連網(wǎng)(車聯(lián)網(wǎng)),,每一個紅綠燈都連網(wǎng),,每一位司機(jī),、交通警察甚至街上走的每一位行人都帶有傳感器并連上網(wǎng),網(wǎng)上對這些“大數(shù)據(jù)”進(jìn)行實(shí)時自動分析,,這就是“腦聯(lián)網(wǎng)”的作用和功能,。當(dāng)你出行準(zhǔn)備到某個目的地時,這個“腦聯(lián)網(wǎng)”就會準(zhǔn)確地告訴你,,走哪條路線現(xiàn)在不會堵車,,從而大大節(jié)省了你的時間和精力。

  如何把互聯(lián)網(wǎng)升級為“腦聯(lián)網(wǎng)”?

  隨著人們對于腦科學(xué)研究的不斷深入,,對人腦的許多機(jī)理也已有了深刻認(rèn)識,。例如,人的學(xué)習(xí)功能已經(jīng)有了很好的數(shù)學(xué)模型,,可以有效用于如“深度學(xué)習(xí)”和“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”等人工智能技術(shù)上面,,而這些正是“腦聯(lián)網(wǎng)”的核心技術(shù)之一。

  如何把目前的互聯(lián)網(wǎng)升級為腦聯(lián)網(wǎng)?那就要從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上作出新的設(shè)計,,要把下列這些主要部分“嵌入”在里面:

  傳感部分:直接從周邊的物理世界“感知”到各種變化,,不管是感知到亮度還是感知到運(yùn)動,不管是感知到空氣還是感知到人群;

  分析部分:對于感知到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,,這要用到“學(xué)習(xí)”功能,,然后對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析;

  評價部分:通過用戶和社交網(wǎng)絡(luò)所連接的人群(如微信的朋友圈)得到評價和反饋;

  決策部分:通過得到的分析和評價來進(jìn)行推理、優(yōu)化和計劃,,然后在眾多的選擇(可以有幾個,,也可能成千上萬個)中作出決策。

  執(zhí)行部分:執(zhí)行作出的決策,,如關(guān)斷空調(diào),、在自動駕駛的車輛中剎車制動等等。

  這里面最重要的是分析部分,。網(wǎng)絡(luò)采集到的海量數(shù)據(jù),,如果不進(jìn)行分析,那都是沒有什么價值的,。例如,,現(xiàn)在大街上到處裝了攝像頭,但每天采集到的“大數(shù)據(jù)”,,都是些噪聲,,以及雜七雜八、五顏六色,、來來往往的車輛和行人,,天天如此,不能體現(xiàn)出真正的價值。一旦要搜尋某個人或者某輛車,,那就要么用“人腦”來分析,,即把數(shù)據(jù)進(jìn)行回放,用人眼一張一張比對;或者是使用圖像識別軟件進(jìn)行自動比對,,這也是利用了一種形式的“腦”,,只不過精確度與人腦相比還有較大差距。

  這樣的一種“識別軟件”,,可以看做是一種“分析”,。但是,在“腦聯(lián)網(wǎng)”中,,情況還要復(fù)雜很多,。例如,要分析的一般不僅僅是圖像或視頻,,還有各種文字,、聲音等等。還要把多個或者多種性質(zhì)完全不同的傳感器采集的數(shù)據(jù)組合到一塊,。這不單單是數(shù)據(jù)的線性疊加,,還要經(jīng)過很多復(fù)雜的運(yùn)算。

  通過“分析”,,體現(xiàn)出了數(shù)據(jù)的價值,。分析的過程還涉及到知識覆蓋、語義理解,、上下文理解(如昨天采集的數(shù)據(jù)和今天采集的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系)等,,需要使用專門的非線性算法。這些“學(xué)習(xí)”算法現(xiàn)在還很耗費(fèi)時間,,因?yàn)橥€要對數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)“訓(xùn)練”。因此,,要達(dá)到“實(shí)時”運(yùn)算是一個很大的挑戰(zhàn),。

  建立腦聯(lián)網(wǎng),需盡量減低算法復(fù)雜度和硬件復(fù)雜度,,還要減低硬件的功率消耗,。因?yàn)槿四X類似于一個并行計算的計算機(jī),要做腦聯(lián)網(wǎng),,那就得盡可能“仿腦”,。只有通過“仿腦”,才能大大降低運(yùn)算時間,??上壳暗碾娔X架構(gòu)都不是“并行”模式,都是“串行”運(yùn)算。要模仿并行計算,,還有一個辦法是“分布式”計算,,即使用海量計算單元,并且都嵌入在“腦聯(lián)網(wǎng)”里面,,同時地進(jìn)行運(yùn)算,。

  當(dāng)然,更好的辦法是把海量計算單元集成到一小片芯片里面去?,F(xiàn)在的智能手機(jī),,有的已經(jīng)有8個CPU核,那是否把CPU核的數(shù)量增加到100個,、1000個甚至1萬個同時來進(jìn)行運(yùn)算?或者干脆按照人腦神經(jīng)元的原理,,做成一片含有海量神經(jīng)元的芯片?這些并不是僅僅是設(shè)想和空想,而是已經(jīng)實(shí)實(shí)在在出現(xiàn)在研究機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室里了,。

  但是,,目前這種半導(dǎo)體芯片的耗電還很大,滿足不了像大部分網(wǎng)絡(luò)終端(如智能手機(jī),、可穿戴器件等)耗電極小的需求,。只有到未來,新的超低功耗晶體管技術(shù)出現(xiàn)并大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化之后,,這樣的“仿腦芯片”才有可能得到大規(guī)模應(yīng)用,,才有可能在網(wǎng)絡(luò)里嵌入海量的這種“仿腦芯片”,把“腦聯(lián)網(wǎng)”推到一個更接近人腦的新高度,。

  大腦連大腦,,將開辟腦聯(lián)網(wǎng)的新領(lǐng)域

  對于科幻小說而言,那種認(rèn)為人類的大腦可以通過某種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)互連已是舊聞,。我們經(jīng)??吹诫娪啊⑿≌f等,,在那里神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是故事的重點(diǎn),。雖然在現(xiàn)實(shí)生活中,它聽起來似是而非是理論上的一個概念,,但實(shí)踐上尚未得到證實(shí),。

  最近,國外一所大學(xué)的研究人員提出了“大腦連大腦”——真正的“腦聯(lián)網(wǎng)”的概念,。通過連接多個動物的大腦,,做了一個通過腦腦接口交換信息的網(wǎng)絡(luò)。研究人員成功連接的4個老鼠的大腦已經(jīng)確鑿表明,,這樣的安排能夠比單獨(dú)大腦執(zhí)行任務(wù)更迅速,,更有效率,。

  研究團(tuán)隊(duì)使用兩組電極連接鼠腦,發(fā)送相同的指令給每個大腦,。為了訓(xùn)練老鼠,,研究小組采用正向強(qiáng)化的方法,那里的大鼠每次成功嘗試聽從了指令后,,即給予水作為獎勵,。最初,老鼠完成任務(wù)有點(diǎn)麻煩,,但試了幾次后,,他們開始在協(xié)調(diào)反應(yīng)上得到提高,成功率提高到了驚人的87%,。

  通過對老鼠的成功激勵,,研究人員隨后又使用相同的設(shè)置連接兩個靈長類動物。猴子習(xí)慣了被相互連接后,,在協(xié)調(diào)反應(yīng)上也有提高,,完成任務(wù)的成功率再次大幅上漲。在這老鼠和靈長類動物兩種情況下,,互聯(lián)大腦的網(wǎng)絡(luò)比單一的動物試圖讓它獨(dú)自完成任務(wù)更快,、更有效。

  這項(xiàng)研究表明,,確實(shí)存在人類大腦可以連接在一起的可能性,。如果人類大腦的確可以連接,那么“腦聯(lián)網(wǎng)”肯定會開辟出研究和開發(fā)的新領(lǐng)域,,也會進(jìn)一步幫助神經(jīng)學(xué)科學(xué)家揭開人類大腦的秘密,。事實(shí)上,它甚至可以重塑世界,,因?yàn)樗坏跈C(jī)器和設(shè)備里裝有了“大腦”,,在互聯(lián)網(wǎng)里有了大腦,還將把人類的大腦連接在一起,,使人類本身的智慧真正發(fā)揮到極致,。

  大腦是思維知覺的中樞,是人類一切行為的總指揮,。當(dāng)大腦進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),當(dāng)然更會發(fā)揮總指揮的作用,??梢灶A(yù)料,“腦聯(lián)網(wǎng)”將帶來一場跨界,、跨領(lǐng)域以及跨產(chǎn)業(yè)的新的革命,,它將帶給我們無限的商機(jī),大大提高我們的認(rèn)知能力和工作效率,也將徹底改變我們的生活習(xí)慣和生活方式,。


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