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雙手。先鋒用它的攝像頭捕獲到了這個手勢，然后照做了。隨后，先鋒回到剛才的位置，拿起另一個電影人物-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際象棋，在無人指導的情況下，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展示看起來可能平淡無奇，但我們卻能從中管窺到未來的計算模式。先鋒機器人正在執(zhí)行的任務(wù)以前一般需要功能強大、編寫有專門程序且耗電量驚人的計算機來執(zhí)行，但現(xiàn)在，只需要一片配備有特定軟件的智能手機芯片，先鋒機器人就能識別出以前沒有見過的物體，通過這些物體與相關(guān)物體之間的相似程度，篩選出物體并在房間內(nèi)準確定位，將物體放置到正確的位置，整個過程并不需要繁瑣的編程工作，只需要向機器人展示物體應(yīng)放置何處即可。這種機器人之所以能做到這一點是因為，它正在模擬（盡管采用一種非常受限的方式）人腦的工作原理。

　　在今年晚些時間，高通公司打算將這一技術(shù)整合進日常電子設(shè)備的芯片中。這些“神經(jīng)形態(tài)（之所以這么命名，是因為它們模擬了大腦）”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)，整個過程事先并不需要編寫特定的程序。高通表示，這種芯片有望推動已有數(shù)十年發(fā)展歷程的人工智能領(lǐng)域大踏步前進，讓科學家研制出能像人一樣理解周圍的世界并與之互動的機器人。

　　不過，這些芯片最早要等到2015年才能上市，今年，高通將把重點放在對芯片進行測試之上，但只要高通一出貨，“零程序”項目將成為首個大規(guī)模的神經(jīng)形態(tài)計算商用平臺。

　　目前，有很多大學和IBM以及HRL等多家實驗室都在爭相研制神經(jīng)形態(tài)芯片，高通公司可謂其中的翹楚。IBM和HRL實驗室都為美國國防部高級研究計劃局（DARPA）研制出了神經(jīng)形態(tài)芯片，這是DARPA投資1億美元的計劃的一部分。無獨有偶，歐洲的“人腦項目”也將聯(lián)合德國海德堡大學和英國曼徹斯特大學，投資1億歐元研發(fā)神經(jīng)芯片。德國科學家最新報告稱，他們利用神經(jīng)形態(tài)芯片和模擬昆蟲的氣味處理系統(tǒng)的軟件，通過聞花香就可以判斷植物的種類。

　　科學家們表示，有了這類芯片，醫(yī)療傳感器和設(shè)備可以追蹤病人重要的生命信號并對治療做出反應(yīng)，比如學會調(diào)整藥量甚至極早發(fā)現(xiàn)病情等。智能手機可以學會預測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目前正在進行實驗的自動駕駛汽車或許不再需要駕駛員的幫助；掃地機器人也不會再卡在沙發(fā)下。高通公司的技術(shù)總監(jiān)馬修·格勞博說：“我們正在模糊芯片和生物系統(tǒng)之間的界限�！�

　　今天的計算機全部使用所謂的“馮·諾依曼架構(gòu)”，即數(shù)據(jù)在中央處理器和內(nèi)存芯片之間來回傳輸，采用線性序列進行計算。這種方法非常適合處理數(shù)字運算、執(zhí)行經(jīng)過精確編寫的程序，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行時都會產(chǎn)生大量的熱，從而限制了芯片運算速度的進一步提高，尤其是在能耗非常高的移動設(shè)備領(lǐng)域，這一點表現(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，也不能用來很好地執(zhí)行諸如面部識別、機器人或車輛導航等任務(wù)。

　　另外，用戶對移動設(shè)備的要求越來越高，但現(xiàn)在的很多私人助手服務(wù)，比如蘋果的Siri、Google 的 Google Now 等，功能都很有限，因為這些服務(wù)都必須求諸云上功能強大的計算機來回答問題。高通公司技術(shù)副總裁、“零程序”負責人杰夫·吉哈爾說：“神經(jīng)形態(tài)芯片的出現(xiàn)正是為了解決此類問題�！�

　　人腦有數(shù)十億個神經(jīng)細胞、數(shù)萬億個突觸，其可以對視覺和聲音刺激等感覺輸入信息做出反應(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、聲音或其他信號的變化，神經(jīng)細胞也可以實時改變與其他神經(jīng)細胞之間的關(guān)聯(lián)，這一過程被我們稱作學習，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器人盡管以前從未曾見過“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“美國隊長”一樣位置的原因。高通公司可能會在智能手機芯片中加入“神經(jīng)處理單元”，從而處理傳感器數(shù)據(jù)，完成圖像識別等任務(wù)。

　　盡管神經(jīng)形態(tài)芯片的能力遠遠遜于人腦，但他們在處理感官數(shù)據(jù)并從中學習方面，則讓現(xiàn)在的計算機望洋興嘆。人腦啟發(fā)軟件制造商Numenta公司的創(chuàng)始人杰夫·霍金斯說，如果像Google那樣（2012年，Google公司展示了一款人工智能軟件，其在未告知機器什么是“貓”的情況下，利用多達1.6萬塊處理器，成功識別出了視頻中的貓），僅僅通過在傳統(tǒng)的處理器上使用特殊的芯片來模擬人腦，這種方式效率太低，無法成為擁有更高智商人工智能機器的基礎(chǔ)，他說：“無法只通過軟件實現(xiàn)人工智能，你必須用芯片來實現(xiàn)�！�

　　神經(jīng)形態(tài)芯片的概念要追溯到幾十年前。1990 年，加州理工學院名譽教授、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制結(jié)果（開/關(guān)）的數(shù)字芯片，其可以像現(xiàn)實世界一樣得出各種不同的結(jié)果，可以模擬人腦神經(jīng)細胞和突觸的電子活動”，但他卻沒法設(shè)計出這種模擬芯片。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)計而成，可以像人一樣隔絕噪音，只聽人聲，目前已廣泛應(yīng)用在蘋果和三星等手機上。

　　作為一家商業(yè)公司，高通公司希望產(chǎn)品的實用性大于性能，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有模擬真實的大腦，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)，模擬的是大腦對感覺信息做出反應(yīng)時內(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)字的形式來表現(xiàn)，不過，我們已經(jīng)可以復制大腦的很多行為�！�

　　高通公司認為，神經(jīng)形態(tài)芯片可以將智能手機等移動設(shè)備變成用戶的認知伴侶，這些設(shè)備會關(guān)注用戶的行為和環(huán)境，學習用戶的習慣。高通研究實驗室的商業(yè)開發(fā)總監(jiān)薩米爾·庫瑪說：“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的頂級研究專家達曼德拉·摩德哈表示，神經(jīng)形態(tài)芯片可以為盲人制造出眼鏡，這種眼鏡使用視覺和聽覺傳感器來識別物體并提供聽覺提示；配備有這種芯片的健康護理系統(tǒng)可以監(jiān)測重要的生命體征，及早發(fā)現(xiàn)潛在的風險，提出警告并為病人提供個性化的治療手段；計算機可以利用風向、潮汐和其他數(shù)據(jù)，更準確地預測海嘯。HRL 實驗室的首席研究科學家納拉揚·斯里尼瓦薩計劃今天夏天對一種神經(jīng)形態(tài)芯片進行測試，他會將這種芯片植入鳥類大小的設(shè)備內(nèi)，讓這種設(shè)備在幾個房間內(nèi)飛來飛去，設(shè)備上的芯片會從照相機和其他傳感器那兒獲取數(shù)據(jù)，據(jù)此記住它正在進入哪個房間，從而學會更精準地導向，這一研究有助于科學家們最終研制出功能更強大的無人機。

　　基因組編輯

　　撰稿：美國《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·沙弗爾。

　　制造出擁有特定遺傳變異的靈長類動物有助于科學家們更好地研究復雜的大腦紊亂。

　　突破點：科學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：改變靈長類動物特定基因的能力是研究人類疾病的有力武器。

　　主要參與者：中國云南省重點實驗室、美國加州大學伯克利分校的分子和細胞生物學教授詹妮弗·杜布拉、麻省理工學院的張峰（音譯）、哈佛大學的遺傳學家喬治·徹奇。

　　云南靈長類生物醫(yī)學重點實驗室的科學家進行了一項極富挑戰(zhàn)性的實驗，制造出了一對擁有特殊遺傳變異的獼猴：“明明”和“玲玲”。

　　這兩只獼猴經(jīng)過試管受精被孕育，接著，科學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，在它們長到2.5個月大時看起來還很健康，但它們體內(nèi)的絕大多數(shù)細胞都攜帶有人工造成的突變�？茖W家們表示，這是CRISPR基因組編輯技術(shù)首次應(yīng)用于靈長類動物，最新研究有望讓生物醫(yī)學領(lǐng)域邁入一個新時代，科學家們可以構(gòu)建出罹患人類疾病的靈長類動物模型。