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人腦晶片
微處理器可望像腦神經般運作 電腦與人腦則可能做互補的使用

【作者: 黃俊義】   2002年09月05日 星期四

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現在的電腦晶片集積度越來越高,執行的速度也越來越快,某方面來說它已比人腦的構造與運作,都要來得精密與敏捷。就以最近Intel頻頻出現的"Yes"廣告來看,這個全球最大的半導體製造商,已經預言了未來的處理器可能內含高達十億顆的電晶體在裡頭,而且它所佔的面積也不會比現在的處理器大。然而我們都知道,不管電腦晶片一次能處理多少指令,它仍然不能與人腦的功能特色相提並論,這一直是電腦工業先天上的一大極限。


不過這樣的狀況似乎獲得了重大的突破,根據最近外電的報導,IBM在美國佛蒙特州一位資深研發人員Kerry Bernstein,從人腦的運作模式中啟發了製造先進電腦晶片的新方法。這是五年前Kerry在與一位神經外科醫生Martin Bednar聊天時獲得的靈感,因為他們互相交換解釋各自領域的運作原理,發現晶片與神經細胞在物理上的基礎結構是相同的,所以Kerry產生了一項疑問,既然它們的物理結構相同,那麼也就都可以用同樣的方案來解決一般運算上的問題囉?


的確是如此,但是人腦的運作卻有比電腦晶片更佳的方法來達到這些目的,人腦的運作大約是每秒12 KHz,也就是每秒可以輪轉12000次(與電腦晶片相比屬於很低檔的運算能力),但它只要相同電腦作業中所需能量的一點點就可以達成了。Kerry說到,這表示人腦運作的效率比當今最快的電腦要高得多,而且其效率必須以指數化的倍數來形容。這是因為人腦的運作上有大規模平行處理的概念,這是目前電子電路上做不到的地方。以1個bit的資料來說,人腦能夠延伸出十萬個其他神經細胞的關聯運作,而現在的電腦必須塞滿資料在晶片中運作,並且耗費許多能量來完成。當數位資料還不是很多的時候,現在的電腦還可以做很好的應用,但是要利用電腦來做更多事時,就會發現很麻煩了,也比不上人腦敏捷變通的能力。


所以IBM與Martin所屬的佛蒙特大學神經外科部門合作,每年舉辦研討會議。就這樣IBM從中改進了微處理器的設計方法,將腦神經系統的運作模式植入在電腦晶片上;而那些神經外科醫生們則學到了利用電腦來改善腦部手術,甚至相信未來可在人腦中植入電腦晶片來醫治相關的病變。


從以上這些結果看來,似乎人腦般的晶片可以設計製造得出來了,但是從某方面來說卻又不盡然,因為生物特別是人類,不僅具有學習與判斷的能力,一些情操的表現也是透過腦神經來運作執行,而所謂情操這一點並非電腦具有的本質。所以儘管腦神經與晶片電路的物理結構相同,運作的模式也可以設計得唯妙唯肖,但電腦還是電腦,人腦還是人腦,仍然無法相提並論。


也就是說,當一個如腦神經組織的晶片植入電腦系統中時,它就只能發揮電腦的本質;而相同的晶片如果能夠植入人體腦部的話,便又能發揮人類的本質。這就好像在一隻鳥上植入相似人類的嘴巴舌頭,雖然可以讓那隻鳥發出如人類般的聲調,但所說得仍是鳥言鳥語罷了。所以我們往往把電腦擬人化得太過了一些,因該正視它作為一個機器就是機器的本質,有時候是用來計算判斷的機器,有時候是用來通訊的機器,有時候則是用來記憶儲存的機器,所有功能除了幫助人類應用的便利外,一切都得回歸其電與機械的本質。


無獨有偶的,我們可以從另一則報導裡看到這類晶片的發展方向,以及電腦微處理器追求集積度與運算速度的本質。日本Mitsubishi公司在8月6日表示已經發展了一款新型的晶片,這款晶片就好像人腦一樣具有自我學習的能力。根據報導引述,此一產品整合了神經網路與一個可推演進化的計算引擎在單一晶片上,因此它能執行的學習與判斷工作,比Intel的Pentium III 800MHz微處理器足足快了20倍之多。


這就是微處理器要做的工作,快還要更快,小還要更小,現在它必須師法人腦以增加速度,將來如有一種生物比人腦的處理速度更快,那麼它也會再去師法那種生物的運作模式。而人腦如果裝上比原來處理速度還快的晶片,那麼人類的智力也會相對增加,就好像耳朵嵌入了接收微波的RF晶片,便增加了新的聽力一樣,實在沒什麼好大驚小怪的啊!而我們要反思的是,除卻人體器官的本質,也就是其物理性結構(underlying physics)之外,那麼人之所以為人的本質是什麼呢?人異於禽獸的又是什麼呢?許多人談到科技的人文觀,常會引用某廠商的廣告詞「科技始終來自於人性」,其實這是相當籠統危險的說詞,人腦晶片就是一例,人們會誤以為學習人體器官的運作模式就是合乎人性、人本的作為,實際上人腦晶片如果不導入人本的思維,這可能徒使物欲橫流,而人性蕩然無存罷了。


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