高通公司的資深工程師常一宇（音譯）朝著應(yīng)該放玩具的地方揮動(dòng)雙手。先鋒用它的攝像頭捕獲到了這個(gè)手勢(shì)，然后照做了。隨后，先鋒回到剛才的位置，拿起另一個(gè)電影人物-蜘蛛俠玩具。這一次，先鋒直接朝玩具走去，全然不顧放在旁邊的國(guó)際象棋，在無(wú)人指導(dǎo)的情況下，把玩具放到了玩具箱里。

　　在高通公司位于圣地亞哥總部的這場(chǎng)展示看起來(lái)可能平淡無(wú)奇，但我們卻能從中管窺到未來(lái)的計(jì)算模式。先鋒機(jī)器人正在執(zhí)行的任務(wù)以前一般需要功能強(qiáng)大、編寫(xiě)有專(zhuān)門(mén)程序且耗電量驚人的計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行，但現(xiàn)在，只需要一片配備有特定軟件的智能手機(jī)芯片，先鋒機(jī)器人就能識(shí)別出以前沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的物體，通過(guò)這些物體與相關(guān)物體之間的相似程度，篩選出物體并在房間內(nèi)準(zhǔn)確定位，將物體放置到正確的位置，整個(gè)過(guò)程并不需要繁瑣的編程工作，只需要向機(jī)器人展示物體應(yīng)放置何處即可。這種機(jī)器人之所以能做到這一點(diǎn)是因?yàn)椋谀M（盡管采用一種非常受限的方式）人腦的工作原理。

　　在今年晚些時(shí)間，高通公司打算將這一技術(shù)整合進(jìn)日常電子設(shè)備的芯片中。這些“神經(jīng)形態(tài)（之所以這么命名，是因?yàn)樗鼈兡M了大腦）”芯片能處理圖像和聲音等傳感數(shù)據(jù)并能根據(jù)數(shù)據(jù)的變化做出反應(yīng)，整個(gè)過(guò)程事先并不需要編寫(xiě)特定的程序。高通表示，這種芯片有望推動(dòng)已有數(shù)十年發(fā)展歷程的人工智能領(lǐng)域大踏步前進(jìn)，讓科學(xué)家研制出能像人一樣理解周?chē)氖澜绮⑴c之互動(dòng)的機(jī)器人。

　　不過(guò)，這些芯片最早要等到2015年才能上市，今年，高通將把重點(diǎn)放在對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試之上，但只要高通一出貨，“零程序”項(xiàng)目將成為首個(gè)大規(guī)模的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算商用平臺(tái)。

　　目前，有很多大學(xué)和IBM以及HRL等多家實(shí)驗(yàn)室都在爭(zhēng)相研制神經(jīng)形態(tài)芯片，高通公司可謂其中的翹楚。IBM和HRL實(shí)驗(yàn)室都為美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）研制出了神經(jīng)形態(tài)芯片，這是DARPA投資1億美元的計(jì)劃的一部分。無(wú)獨(dú)有偶，歐洲的“人腦項(xiàng)目”也將聯(lián)合德國(guó)海德堡大學(xué)和英國(guó)曼徹斯特大學(xué)，投資1億歐元研發(fā)神經(jīng)芯片。德國(guó)科學(xué)家最新報(bào)告稱(chēng)，他們利用神經(jīng)形態(tài)芯片和模擬昆蟲(chóng)的氣味處理系統(tǒng)的軟件，通過(guò)聞花香就可以判斷植物的種類(lèi)。

　　科學(xué)家們表示，有了這類(lèi)芯片，醫(yī)療傳感器和設(shè)備可以追蹤病人重要的生命信號(hào)并對(duì)治療做出反應(yīng)，比如學(xué)會(huì)調(diào)整藥量甚至極早發(fā)現(xiàn)病情等。智能手機(jī)可以學(xué)會(huì)預(yù)測(cè)你打算輸入的文本內(nèi)容，比如為你打算拜訪的人設(shè)置背景或設(shè)置提醒。Google目前正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)或許不再需要駕駛員的幫助；掃地機(jī)器人也不會(huì)再卡在沙發(fā)下。高通公司的技術(shù)總監(jiān)馬修·格勞博說(shuō)：“我們正在模糊芯片和生物系統(tǒng)之間的界限�！�

　　今天的計(jì)算機(jī)全部使用所謂的“馮·諾依曼架構(gòu)”，即數(shù)據(jù)在中央處理器和內(nèi)存芯片之間來(lái)回傳輸，采用線(xiàn)性序列進(jìn)行計(jì)算。這種方法非常適合處理數(shù)字運(yùn)算、執(zhí)行經(jīng)過(guò)精確編寫(xiě)的程序，但不適合處理圖片、聲音和其他可以感知的內(nèi)容。

　　為了不斷提升這些處理器的性能，制造商們往芯片里塞入了更多運(yùn)行速度更快的晶體管、硅緩存、數(shù)據(jù)通道等，但所有這些組件在運(yùn)行時(shí)都會(huì)產(chǎn)生大量的熱，從而限制了芯片運(yùn)算速度的進(jìn)一步提高，尤其是在能耗非常高的移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域，這一點(diǎn)表現(xiàn)得尤為突出。這就使得設(shè)備不能有效地處理圖像、聲音和其他感官數(shù)據(jù)；因此，也不能用來(lái)很好地執(zhí)行諸如面部識(shí)別、機(jī)器人或車(chē)輛導(dǎo)航等任務(wù)。

　　另外，用戶(hù)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的要求越來(lái)越高，但現(xiàn)在的很多私人助手服務(wù)，比如蘋(píng)果的Siri、Google 的 Google Now 等，功能都很有限，因?yàn)檫@些服務(wù)都必須求諸云上功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來(lái)回答問(wèn)題。高通公司技術(shù)副總裁、“零程序”負(fù)責(zé)人杰夫·吉哈爾說(shuō)：“神經(jīng)形態(tài)芯片的出現(xiàn)正是為了解決此類(lèi)問(wèn)題�！�

　　人腦有數(shù)十億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞、數(shù)萬(wàn)億個(gè)突觸，其可以對(duì)視覺(jué)和聲音刺激等感覺(jué)輸入信息做出反應(yīng)，神經(jīng)形態(tài)芯片正是在硅上模擬人腦的這種并行處理多種數(shù)據(jù)的能力。隨著圖像、聲音或其他信號(hào)的變化，神經(jīng)細(xì)胞也可以實(shí)時(shí)改變與其他神經(jīng)細(xì)胞之間的關(guān)聯(lián)，這一過(guò)程被我們稱(chēng)作學(xué)習(xí)，神經(jīng)形態(tài)芯片與受到大腦啟發(fā)研制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型一起，能做同樣的工作。這也是為什么高通公司的先鋒機(jī)器人盡管以前從未曾見(jiàn)過(guò)“蜘蛛俠”，也能僅僅依靠模擬神經(jīng)形態(tài)芯片的軟件，將“蜘蛛俠”放在與“美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)”一樣位置的原因。高通公司可能會(huì)在智能手機(jī)芯片中加入“神經(jīng)處理單元”，從而處理傳感器數(shù)據(jù)，完成圖像識(shí)別等任務(wù)。

　　盡管神經(jīng)形態(tài)芯片的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)遜于人腦，但他們?cè)谔幚砀泄贁?shù)據(jù)并從中學(xué)習(xí)方面，則讓現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)望洋興嘆。人腦啟發(fā)軟件制造商N(yùn)umenta公司的創(chuàng)始人杰夫·霍金斯說(shuō)，如果像Google那樣（2012年，Google公司展示了一款人工智能軟件，其在未告知機(jī)器什么是“貓”的情況下，利用多達(dá)1.6萬(wàn)塊處理器，成功識(shí)別出了視頻中的貓），僅僅通過(guò)在傳統(tǒng)的處理器上使用特殊的芯片來(lái)模擬人腦，這種方式效率太低，無(wú)法成為擁有更高智商人工智能機(jī)器的基礎(chǔ)，他說(shuō)：“無(wú)法只通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)人工智能，你必須用芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)�！�

　　神經(jīng)形態(tài)芯片的概念要追溯到幾十年前。1990 年，加州理工學(xué)院名譽(yù)教授、戈登·摩爾的密友、總結(jié)出摩爾定律的卡沃·米德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(kāi)/關(guān)）的數(shù)字芯片，其可以像現(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)細(xì)胞和突觸的電子活動(dòng)”，但他卻沒(méi)法設(shè)計(jì)出這種模擬芯片。只有一家名為 Audience 的公司研制出了一款有爭(zhēng)議的神經(jīng)形態(tài)處理器，這是一種能抑制噪音的芯片，迄今已經(jīng)售出數(shù)億片。這種芯片基于人的耳蝸設(shè)計(jì)而成，可以像人一樣隔絕噪音，只聽(tīng)人聲，目前已廣泛應(yīng)用在蘋(píng)果和三星等手機(jī)上。

　　作為一家商業(yè)公司，高通公司希望產(chǎn)品的實(shí)用性大于性能，這也就意味著該公司目前正在研制的神經(jīng)形態(tài)芯片仍舊是數(shù)字芯片，這種芯片比模擬芯片更容易制造。高通公司的芯片并沒(méi)有模擬真實(shí)的大腦，而是模擬大腦的行為。例如，這種芯片能夠解碼和傳輸數(shù)據(jù)，模擬的是大腦對(duì)感覺(jué)信息做出反應(yīng)時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的電峰值�！傲愠绦颉惫こ處煱矕|尼·里維斯表示：“盡管還是以數(shù)字的形式來(lái)表現(xiàn)，不過(guò)，我們已經(jīng)可以復(fù)制大腦的很多行為。”

　　高通公司認(rèn)為，神經(jīng)形態(tài)芯片可以將智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備變成用戶(hù)的認(rèn)知伴侶，這些設(shè)備會(huì)關(guān)注用戶(hù)的行為和環(huán)境，學(xué)習(xí)用戶(hù)的習(xí)慣。高通研究實(shí)驗(yàn)室的商業(yè)開(kāi)發(fā)總監(jiān)薩米爾·庫(kù)瑪說(shuō)：“如果你的設(shè)備能和你采用同樣的方式感知環(huán)境，那么，設(shè)備就能更好地理解你的打算和需求�！�

　　IBM的頂級(jí)研究專(zhuān)家達(dá)曼德拉·摩德哈表示，神經(jīng)形態(tài)芯片可以為盲人制造出眼鏡，這種眼鏡使用視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)傳感器來(lái)識(shí)別物體并提供聽(tīng)覺(jué)提示；配備有這種芯片的健康護(hù)理系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)重要的生命體征，及早發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，提出警告并為病人提供個(gè)性化的治療手段；計(jì)算機(jī)可以利用風(fēng)向、潮汐和其他數(shù)據(jù)，更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)海嘯。HRL 實(shí)驗(yàn)室的首席研究科學(xué)家納拉揚(yáng)·斯里尼瓦薩計(jì)劃今天夏天對(duì)一種神經(jīng)形態(tài)芯片進(jìn)行測(cè)試，他會(huì)將這種芯片植入鳥(niǎo)類(lèi)大小的設(shè)備內(nèi)，讓這種設(shè)備在幾個(gè)房間內(nèi)飛來(lái)飛去，設(shè)備上的芯片會(huì)從照相機(jī)和其他傳感器那兒獲取數(shù)據(jù)，據(jù)此記住它正在進(jìn)入哪個(gè)房間，從而學(xué)會(huì)更精準(zhǔn)地導(dǎo)向，這一研究有助于科學(xué)家們最終研制出功能更強(qiáng)大的無(wú)人機(jī)。

　　基因組編輯

　　撰稿：美國(guó)《外交政策》雜志特約編輯克里斯蒂娜·拉森和自由撰稿人阿曼達(dá)·沙弗爾。

　　制造出擁有特定遺傳變異的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物有助于科學(xué)家們更好地研究復(fù)雜的大腦紊亂。

　　突破點(diǎn)：科學(xué)家們使用一種遺傳工具制造出了兩只擁有特定遺傳變異的猴子。

　　為什么它很重要：改變靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物特定基因的能力是研究人類(lèi)疾病的有力武器。

　　主要參與者：中國(guó)云南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的分子和細(xì)胞生物學(xué)教授詹妮弗·杜布拉、麻省理工學(xué)院的張峰（音譯）、哈佛大學(xué)的遺傳學(xué)家喬治·徹奇。

　　云南靈長(zhǎng)類(lèi)生物醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家進(jìn)行了一項(xiàng)極富挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)，制造出了一對(duì)擁有特殊遺傳變異的獼猴：“明明”和“玲玲”。

　　這兩只獼猴經(jīng)過(guò)試管受精被孕育，接著，科學(xué)家使用方興未艾的名為CRISPR的DNA 工程技術(shù)，修改了受精卵中的三個(gè)不同基因，然后，再將受精卵植入代孕母猴體內(nèi)，最終，這兩只短尾猴順利出生，在它們長(zhǎng)到2.5個(gè)月大時(shí)看起來(lái)還很健康，但它們體內(nèi)的絕大多數(shù)細(xì)胞都攜帶有人工造成的突變�？茖W(xué)家們表示，這是CRISPR基因組編輯技術(shù)首次應(yīng)用于靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物，最新研究有望讓生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域邁入一個(gè)新時(shí)代，科學(xué)家們可以構(gòu)建出罹患人類(lèi)疾病的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物模型。