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芯片,让电脑变“聪明”

2021-09-13 09:09:45 来源: 电脑知识大全 记者 电脑知识大全

  《数字化生存》一书作者尼葛洛庞帝曾说:“假如电脑能变得像人脑一样聪明,那么即使是最坚定的反机器分子,大概也会热情地使用电脑。”实际上,让电脑变得像人脑,这样的梦想或许即将成为现实。

  传统硅芯片,其实是“傻瓜”

  芯片即内含集成电路的硅片,类似于人脑。人脑里有复杂的神经系统,芯片上有复杂的集成电路,所以芯片就是电脑的“大脑”,它决定整个电脑性能的发挥,是计算机“执行程序”核心。只要把加、减、乘、除、乘方、开方以及各种函数的复杂程序装进有“芯片”的电脑里,“芯片”就会组织系统“力量”快速执行各种计算“程序”。

  传统电脑芯片是用硅制成的。现在,电脑硅芯片的体积越来越小,上面电路集成的规模越来越大,因此它可以执行越来越复杂的“程序”。

  电脑程序主要有两种:可支持计算机自身基本运转的“系统程序”和可以拓展计算机各种功能的“应用程序”。最早的“系统程序”编写于1956年,名为 GM-NAA操作系统。最难学的“系统程序”是1966年IBM公司推出的 DOS操作系统。最普及的“系统程序”是电脑天才比尔·盖茨团队1985年开始推广的Windows操作系统。目前手持电脑设备上最“火”的操作系统,是Android系统。

  有了这些“操作程序”的支持,电脑上就可以进一步安装各种“应用程序”:比如画图程序、浏览器程序、杀毒程序等。特别值得一提的是,电脑病毒也是“应用程序”的一种,不过它主要被用来“做坏事,搞破坏”。

  电脑程序是“程序员”编写的指令,电脑芯片通过执行“指令”来完成“预定”运算任务。所以,看起来很“聪明”的电脑,其实只是个听令于程序的“傻瓜”而已--它不是利用主动思考的方式而是按照“事先指令”来解决问题的。就算是英国国家气象局使用的一台运算速度达每秒一万亿次的超级电脑,有时也表现得“傻乎乎”的--预报模式如果脱离了既定“程序”,就会做出错误的天气预报,把“大雨”预报成“晴天”。

  认知硅芯片,让电脑似人脑

  传统硅芯片电脑是“傻瓜”,所以人们对它的“智商表现”并不满意。那么,能不能把电脑变得像人脑一样,会学习、懂交流、能感知、可互动?

  日前,IBM公司对外宣布:新一代电脑将从“运行程序”的工具,转变为具有“学习能力”的复杂系统。也就是说,电脑将具备“主动思考、可自动纠错、通过学习、工作积累知识经验”的能力。

  为此,IBM推出了“认知芯片”,有分析师认为它是目前世界上最接近复杂人脑的“认知系统”,它比传统电脑芯片的设计多了这样一些内容:“神经元”、“突触”和“轴突”结构。神经元负责信息处理,突触负责学习和记忆,轴突则负责不同信息间的沟通。

  电脑为什么会“死机”?原因很多,其中一个主要原因是“程序错误”。“电脑程序”是由人编写的,其中总会存在“错误”,电脑运行程序时,如果“触动”了错误,就会“傻掉”,无法完成寻找“正确结果”的运算进程,只好死机。“死机”不仅会使电脑使用者被迫中断工作进程,还会导致各种重要资料的丢失。

  未来,装有“认知芯片”的电脑推向市场后,人们就无须再为电脑死机而烦心了。因为电脑可以用自己的“认知能力”及时发现“程序设计”中的错误,并自动纠错,修补程序员留下来的“程序陷阱”,从而避免出现“死机”。

  时至今日,电脑能解决什么问题并不重要,重要的是它如何处理“意外”问题。人脑之所以强大,在于其有上千亿个神经元和10多万亿个神经突触,处理问题的信号可以传向四面八方。因此,模仿大脑制造“认知芯片”成为许多科学家渴望攻克的最大挑战--为研发“第一代类脑认知芯片”,IBM公司启用了6个专门实验室,联合来自康奈尔大学、威斯康星大学、加州大学、哥伦比亚大学和政府研究机构的上百位研究人员,投入了大量经费进行研究。

  这一研究目前已取得丰硕成果: 2006年,网易,IBM利用“认知芯片”模拟了老鼠40%的大脑活动情况。2007年,模拟了老鼠全部大脑活动情况。2009年,模拟了猫的大脑皮层“记忆学习”功能;同年,模拟运行了人类大脑皮层1%的“认知功能”。

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