一個名叫先鋒（pioneer）的小機(jī)器人緩緩地走到一張印有“美國隊(duì)長”的地毯上。而在外面，周圍有一群人看著它。這里是高通實(shí)驗(yàn)測試模擬的場景，模擬的是一個兒童的臥室。先鋒停了下來，好像是在測量周圍的環(huán)境，然后像滾雪球一樣卷起了這張地毯，轉(zhuǎn)身，準(zhǔn)備把它放到玩具箱里。高通的資深工程師 Ilwoo Chang 朝著先鋒機(jī)器人擺動雙手，示意它不應(yīng)該放在這里。先鋒用它的攝像頭看著這個手勢，然后聽話地接受了這個命令。隨后它會回到剛才的位置，把地毯放下，發(fā)現(xiàn)了另外一個蜘蛛人玩偶。這一次，先鋒機(jī)器人直接沖向了玩偶，不顧周圍的國際象棋，在沒有人指導(dǎo)的情況下把玩具放到了箱子里。

　　這場演示發(fā)生在高通位于圣地亞哥的總部內(nèi)，雖說是演示，但卻可以看到未來計算的影子。這臺機(jī)器人處理任務(wù)時需要的強(qiáng)大的計算能力，在以前，進(jìn)行這些計算的都是那些耗電多的大型設(shè)備。而先鋒機(jī)器人使用的只是一個智能手機(jī)芯片，運(yùn)行了特制的軟件而已，它能識別此前未見過的物體，根據(jù)相關(guān)物體的相似性來分類，將不同的物品放在房間的正確位置，不需要累人的編程，只需要向它展示物體和位置即可。這臺小小的機(jī)器人之所以能做這些，是因?yàn)樗M了人腦工作的狀態(tài)。

　　在今年晚些時間，高通公司將揭露科學(xué)技術(shù)是如何植入到日常電子設(shè)備芯片中的。這些“神經(jīng)形態(tài)”芯片（之所以這么命名，是因?yàn)樗麄兡M了大腦）被設(shè)計成處理傳感器數(shù)據(jù)（圖像、聲音等）以及根據(jù)未編程的數(shù)據(jù)變化做出反應(yīng)。這些芯片實(shí)現(xiàn)了人工智能領(lǐng)域需要幾十年才能完成的任務(wù)，讓機(jī)器可以像人一樣理解世界、與世界互動。醫(yī)療傳感器和設(shè)備可以追蹤病人的生命體征，根據(jù)時間采取醫(yī)療對策，學(xué)會調(diào)整藥量，甚至可以及早發(fā)現(xiàn)病情。智能手機(jī)可以學(xué)習(xí)你接下來將要輸入的文字，然后在后臺設(shè)置提醒。Google 的自駕駛汽車或許不再需要駕駛員的幫助，掃地機(jī)器人永遠(yuǎn)都不會卡在沙發(fā)下面。高通技術(shù)總監(jiān) Matthew Grob 說：“我們正在模糊芯片和生物系統(tǒng)之間的隔閡。”

　　高通的芯片需要到 2015 年才能上市，今年，高通公司將向研究者發(fā)放芯片讓他們測試。只要高通一發(fā)貨，“零計劃”將成為第一個大規(guī)模神經(jīng)模型計算商用平臺。高通公司也將在許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)之前實(shí)現(xiàn)這些功能，比如說 IBM 實(shí)驗(yàn)室和 HRL 實(shí)驗(yàn)室。這兩家已經(jīng)花了 1 億美元來為美國國防部高級研究項(xiàng)目局研發(fā)神經(jīng)形態(tài)芯片。此外，歐洲人腦項(xiàng)目聯(lián)合海德堡大學(xué)和曼徹斯特大學(xué)的研究者也花了 1 億歐元來研究神經(jīng)形態(tài)項(xiàng)目。另外一個德國小組最近報告說利用神經(jīng)形態(tài)芯片和軟件模擬了昆蟲的氣味處理系統(tǒng)，可以通過聞花來判斷植物種類。

　　今天的計算機(jī)使用了所謂的“馮諾依曼架構(gòu)”，即數(shù)據(jù)在處理器和內(nèi)存之間來回計算。這種方法非常適合數(shù)字運(yùn)算和執(zhí)行編寫好的程序，但是不適合處理圖片、聲音和其他可以感知到的內(nèi)容。2012 年，Google 公司的人工智能軟件在未告知機(jī)器什么是“貓”的情況下，利用多達(dá) 1.6 萬個處理器成功識別出了貓。

　　為了讓這些處理器提高性能，制造商往芯片里塞入了更多的晶體管、緩存、數(shù)據(jù)通道，但是芯片工作時干生的溫度限制了芯片的運(yùn)算速度，而在移動領(lǐng)域，對于電源的要求就更嚴(yán)格了。這就限制了設(shè)備不能有效地處理圖像、聲音和其他感官數(shù)據(jù)，也不能用來很好地進(jìn)行面部識別或機(jī)器人、車輛導(dǎo)航。

　　除了高通，沒有人能更好地解決這些芯片所面臨的物理挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在的移動設(shè)備對性能的需求越來越大。但是現(xiàn)在的私人助手，比如蘋果的 Siri、Google 的 Google Now 等，功能都很有限，因?yàn)樵O(shè)備性能不夠，必須將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進(jìn)行處理。領(lǐng)導(dǎo)“零計劃”的高通技術(shù)副主席 Jeff Gehlhaar 說：“我們就是要硬碰硬?！?/p>

　　人腦有幾十億神經(jīng)元、幾千億個突觸，可以同步處理視覺、音頻等信號，神經(jīng)形態(tài)芯片在芯片中模擬人腦同步處理多種數(shù)據(jù)的能力。根據(jù)圖像、聲音或其他信號的變化，神經(jīng)元可以改變與其他神經(jīng)元之間的聯(lián)系。這一過程被叫做學(xué)習(xí)。這些神經(jīng)形態(tài)芯片模擬的是人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)人腦的部分功能。這就是為什么高通的機(jī)器人在不知道蜘蛛俠是誰之前就能將其放到準(zhǔn)確的位置。

　　高通可以在智能手機(jī)芯片中加入“神經(jīng)處理單元”來幫助處理傳感器數(shù)據(jù)，比如圖像識別。

　　即便神經(jīng)形態(tài)芯片的能力還遠(yuǎn)不人腦，它處理感官數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)變化的能力比任何計算機(jī)都要快。人腦啟發(fā)軟件公司 Numenta 創(chuàng)始人 Jeff Hawkins 說，如果像 Google 那樣使用傳統(tǒng)的計算機(jī)運(yùn)行特殊的軟件來模擬人腦的話，這樣智能設(shè)備的效率也太低了，“人工智能絕對不能靠軟件來實(shí)現(xiàn)，需要用芯片來完成。”

　　神經(jīng)通道

　　智能手機(jī)的普及也讓高通開始有底氣，高通現(xiàn)在的市值已經(jīng)超過了 Intel。這中間的原因可能與高通掌握的幾百項(xiàng)無線通訊專利有關(guān)?，F(xiàn)在高通準(zhǔn)備進(jìn)行下一輪突破。第一步就是與 Brain Corp. 公司合作，高通投資了這家在模擬人腦算放上有杰出成就的神經(jīng)科學(xué)創(chuàng)業(yè)企業(yè)。“零項(xiàng)目”在立項(xiàng)之初事是想為機(jī)器人服務(wù)，讓機(jī)器人能與真實(shí)世界進(jìn)行互動，有了成果之后便可以用在智能手機(jī)或者其他產(chǎn)品上?！傲沩?xiàng)目”出自艾薩克？阿西莫夫的第零條機(jī)器人法則：機(jī)器人不得傷害人類整體， 也不得因?yàn)椴徊扇⌒袆佣谷祟愓w受到傷害。

　　神經(jīng)形態(tài)芯片的概念要回溯到幾十年前。1990 年，加州理工學(xué)院名譽(yù)教授 Carver Mead 在一篇論文中給出了它的定義，“模擬芯片不同于只有二進(jìn)制結(jié)果（開/關(guān)）的數(shù)字芯片，可以像現(xiàn)實(shí)世界一樣得出各種不同的結(jié)果，可以模擬人腦神經(jīng)元和突觸的電子活動?！钡撬麉s沒法完成設(shè)計這種模擬芯片的任務(wù)。只有一家名為 Audience 的公司研發(fā)出了一種有爭議的神經(jīng)形態(tài)芯片，可以抑制噪聲，已經(jīng)賣出了幾億片。這些芯片基于人的耳蝸而設(shè)計，可以像人一樣隔絕噪音，只聽人聲，已經(jīng)被用在蘋果和三星等品牌的手機(jī)上。

　　作為一家商業(yè)公司，高通公司希望產(chǎn)品設(shè)計實(shí)用性大于性能表現(xiàn)。這也就意味著高通的神經(jīng)形態(tài)芯片依舊是在數(shù)字芯片上開發(fā)的，這樣做比研發(fā)模擬芯片更簡單，生產(chǎn)更容易。模擬芯片要完成的模擬大腦，而高通的芯片模擬的是大腦的行為。比如，神經(jīng)形態(tài)芯片編程、傳輸數(shù)據(jù)的方式模擬大腦處理感官數(shù)據(jù)處理時的電子脈沖。“零項(xiàng)目”工程師 M. Anthony Lewis 說：“即便還是以數(shù)字的形式來完成，我們已經(jīng)可以復(fù)制大腦的很多行為?！?/p>

　　這批芯片也非常符合高通現(xiàn)有的業(yè)務(wù)，雖然說高通現(xiàn)在已經(jīng)在智能手機(jī)領(lǐng)域占據(jù)老大的地位，但是收入增長開始減緩。高通梟龍移動處理器可以加入“神經(jīng)處理單元”來負(fù)責(zé)處理感官數(shù)據(jù)、完成圖像識別和機(jī)器人導(dǎo)航的任務(wù)。因?yàn)楦咄ㄓ泻艽笠徊糠质杖雭碜杂谙蚱渌臼跈?quán)專利使用權(quán)，所以它還可以向這些企業(yè)出售神經(jīng)形態(tài)芯片算法的使用權(quán)。這樣這種芯片就可以用在視覺、動作控制等其他應(yīng)用領(lǐng)域。

　　認(rèn)知伴侶

　　Matthew Grob 對于智能手機(jī)的進(jìn)步感到震驚，隨后又開始感到煩惱，有一次會議中，手機(jī)突然響了，因?yàn)樗叭ミ^西班牙，然后西班牙那個時區(qū)設(shè)置了一個鬧鐘，但是在回到公司開會時，這個手機(jī)以為自己還在西班牙，就又響了。這個例子說明，我們的時智能設(shè)備離智能還很遠(yuǎn)。Grob 想象著，未來有一天，這個手機(jī)又響了，他對這手機(jī)喊了一句“不許在這個時候響！”，這樣手機(jī)就知道換了時區(qū)，不會再搞錯。

　　高通認(rèn)為神經(jīng)形態(tài)芯片可以讓智能手機(jī)等移動設(shè)備變成用戶的認(rèn)知伴侶，關(guān)注用戶的行為和環(huán)境，學(xué)習(xí)用戶的習(xí)慣，由此可以產(chǎn)生許多可能。高通研究實(shí)驗(yàn)室的商業(yè)開發(fā)總監(jiān) Samir Kumar 說：“如果你和你的設(shè)備能共同步感知環(huán)境，設(shè)備對于你的目的和需求的理解就會更好。”

　　Kumar 又舉了一個例子：如果你在手機(jī)的照片上圈出了自己的寵物狗，那么之后所有出現(xiàn)寵物狗的圖片都會被圈上；在足球比賽中，你可以告訴手機(jī)，當(dāng)孩子快要射門的時候記得拍照；在睡覺的時候，手機(jī)能知道將所有電話都轉(zhuǎn)成電話錄音。簡而言之，智能手機(jī)將成為人的數(shù)字第六感。

　　高通公司的高層并不愿意在產(chǎn)品正式發(fā)布之前公布更多細(xì)節(jié)。但是神經(jīng)形態(tài)研究者對此卻可以侃侃而談。根據(jù) IBM 實(shí)驗(yàn)室的研究院 Dharmendra Modha 的描述，這種芯片可以讓盲人通過視覺和音頻傳感器來識別物體，提供音頻提示；健康監(jiān)測系統(tǒng)可以檢測生命體征，及早發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險，為病人提供個性化的治療手段；計算機(jī)可以根據(jù)風(fēng)向、潮向和其他數(shù)據(jù)來更準(zhǔn)確地預(yù)測海嘯。HRL 實(shí)驗(yàn)室的首席研究科學(xué)家 Narayan Srinivasa 計劃在夏天測試一種神經(jīng)形態(tài)芯片，它植入到鳥類設(shè)備的體中，可以根據(jù)室內(nèi)環(huán)境飛行。這一芯片處理來自攝像機(jī)和其他傳感器的數(shù)據(jù)，能記住飛過的房間，學(xué)會導(dǎo)航，以后可以應(yīng)用在無人機(jī)上。

　　程序員利用硬件開發(fā)出優(yōu)秀的軟件還需要一些時日。人工智能創(chuàng)業(yè)公司 Vicarious 的聯(lián)合創(chuàng)始人 Dileep George 說：“讓硬件公司來做科研為時尚早?！备咄ü疽脖硎荆爱a(chǎn)品商用也需要時日?！钡撬麄兘衲暌l(fā)布的技術(shù)可以將這些產(chǎn)品變成現(xiàn)實(shí)，更進(jìn)一步。