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人脑芯片
微处理器可望像脑神经般运作 计算机与人脑则可能做互补的使用

【作者: 黃俊義】2002年09月05日 星期四

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现在的计算机芯片集积度越来越高,执行的速度也越来越快,某方面来说它已比人脑的构造与运作,都要来得精密与敏捷。就以最近Intel频频出现的"Yes"广告来看,这个全球最大的半导体制造商,已经预言了未来的处理器可能内含高达十亿颗的晶体管在里头,而且它所占的面积也不会比现在的处理器大。然而我们都知道,不管计算机芯片一次能处理多少指令,它仍然不能与人脑的功能特色相提并论,这一直是计算机工业先天上的一大极限。


不过这样的状况似乎获得了重大的突破,根据最近外电的报导,IBM在美国佛蒙特州一位资深研发人员Kerry Bernstein,从人脑的运作模式中启发了制造先进计算机芯片的新方法。这是五年前Kerry在与一位神经外科医生Martin Bednar聊天时获得的灵感,因为他们互相交换解释各自领域的运作原理,发现芯片与神经细胞在物理上的基础结构是相同的,所以Kerry产生了一项疑问,既然它们的物理结构相同,那么也就都可以用同样的方案来解决一般运算上的问题啰?


的确是如此,但是人脑的运作却有比计算机芯片更佳的方法来达到这些目的,人脑的运作大约是每秒12 KHz,也就是每秒可以轮转12000次(与计算机芯片相比属于很低档的运算能力),但它只要相同计算机作业中所需能量的一点点就可以达成了。Kerry说到,这表示人脑运作的效率比当今最快的计算机要高得多,而且其效率必须以指数化的倍数来形容。这是因为人脑的运作上有大规模平行处理的概念,这是目前电子电路上做不到的地方。以1个bit的数据来说,人脑能够延伸出十万个其他神经细胞的关联运作,而现在的计算机必须塞满数据在芯片中运作,并且耗费许多能量来完成。当数字数据还不是很多的时候,现在的计算机还可以做很好的应用,但是要利用计算机来做更多事时,就会发现很麻烦了,也比不上人脑敏捷变通的能力。


所以IBM与Martin所属的佛蒙特大学神经外科部门合作,每年举办研讨会议。就这样IBM从中改进了微处理器的设计方法,将脑神经系统的运作模式植入在计算机芯片上;而那些神经外科医生们则学到了利用计算机来改善脑部手术,甚至相信未来可在人脑中植入计算机芯片来医治相关的病变。


从以上这些结果看来,似乎人脑般的芯片可以设计制造得出来了,但是从某方面来说却又不尽然,因为生物特别是人类,不仅具有学习与判断的能力,一些情操的表现也是透过脑神经来运作执行,而所谓情操这一点并非计算机具有的本质。所以尽管脑神经与芯片电路的物理结构相同,运作的模式也可以设计得唯妙唯肖,但计算机还是计算机,人脑还是人脑,仍然无法相提并论。


也就是说,当一个如脑神经组织的芯片植入计算机系统中时,它就只能发挥计算机的本质;而相同的芯片如果能够植入人体脑部的话,便又能发挥人类的本质。这就好像在一只鸟上植入相似人类的嘴巴舌头,虽然可以让那只鸟发出如人类般的声调,但所说得仍是鸟言鸟语罢了。所以我们往往把计算机拟人化得太过了一些,因该正视它作为一个机器就是机器的本质,有时候是用来计算判断的机器,有时候是用来通讯的机器,有时候则是用来记忆储存的机器,所有功能除了帮助人类应用的便利外,一切都得回归其电与机械的本质。


无独有偶的,我们可以从另一则报导里看到这类芯片的发展方向,以及计算机微处理器追求集积度与指令周期的本质。日本Mitsubishi公司在8月6日表示已经发展了一款新型的芯片,这款芯片就好像人脑一样具有自我学习的能力。根据报导引述,此一产品整合了神经网络与一个可推演进化的计算引擎在单一芯片上,因此它能执行的学习与判断工作,比Intel的Pentium III 800MHz微处理器足足快了20倍之多。


这就是微处理器要做的工作,快还要更快,小还要更小,现在它必须师法人脑以增加速度,将来如有一种生物比人脑的处理速度更快,那么它也会再去师法那种生物的运作模式。而人脑如果装上比原来处理速度还快的芯片,那么人类的智力也会相对增加,就好像耳朵嵌入了接收微波的RF芯片,便增加了新的听力一样,实在没什么好大惊小怪的啊!而我们要反思的是,除却人体器官的本质,也就是其物理性结构(underlying physics)之外,那么人之所以为人的本质是什么呢?人异于禽兽的又是什么呢?许多人谈到科技的人文观,常会引用某厂商的广告词「科技始终来自于人性」,其实这是相当笼统危险的说词,人脑芯片就是一例,人们会误以为学习人体器官的运作模式就是合乎人性、人本的作为,实际上人脑芯片如果不导入人本的思维,这可能徒使物欲横流,而人性荡然无存罢了。


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