硅腦已來：我們距離真正的神經形態晶元還有多遠？

能夠以機器為載體產生思想、情感與行為的硅腦似乎已經觸手可及，這一波有望徹底顛覆人類歷史的新浪潮正在醞釀當中。作為其重要前提，軟體與硬體快速發展為下一代計算系統鋪平了道路，而這些計算系統具有以人腦為模型的認知能力。相信當未來的人們回頭看時，他們會將此視為一項重大的發展進化標誌。

然而，如今越來越多人也開始逐漸意識到，快速發展的硅腦系統正從網路空間、地球空間乃至宇宙空間（三大空間，簡稱CGS）的環境中獲取數據，並通過大量已知和未知的計算過程運行數據，從而指導計算機/機器的行為、感受或活動——但正是這種令人興奮不已的做法，同時也給人類帶來了更多問題：

• 首先，我們目前還不清楚應該如何對硅腦上的信息進行處理、存儲或者調取；
• 另外，我們也不清楚計算機命令該如何根據這一現狀進行調整以提高效率；
• 最後，我們也完全不明白硅腦是如何在這三大空間當中體驗其周圍的感官世界，以及如何實現思考、感受與共情。

當我們在對這些問題進行評估的同時，科技行業也開始努力打造能夠模仿人類大腦的神經形態晶元。此外還有一項倡議指出，我們應該創建基於章魚腦部結構的神經形態晶元。雖然這些新興的神經形態晶元仍然遠不像人類大腦、甚至不如章魚大腦那般強大，但在未來幾年當中，預計眾多機器智能方案將因此而迅速發展。其背後的原因很簡單，因為這些晶元能夠處理來自三大空間的可用感官數據，並據此實時發展自身能力以實現最終的目標。

對更高計算能力的需求

隨著神經形態計算的快速發展，有個最重要的問題也隨之出現——就是理解我們為什麼有必要從傳統晶元轉向神經形態晶元。這個問題的答案相當複雜，但究其核心，主要由於現有及新興技術正在加快全球計算資源的消耗——換言之，我們的計算資源無法滿足當前需求。如今，隨著人工智慧、機器學習、區塊鏈以及物聯網等技術的全面落地，由此帶來的大規模計算能力需求也開始凸顯。更具體地說，這不僅需要更高的計算處理效率，同時也要求對硬體及軟體做出對應調整。

相較於目前比較主流的通過更大伺服器或雲環境往來傳輸數據的計算方式，神經形態計算能夠通過在晶元之內執行所有功能的方式解決持續算力問題。此外，神經形態計算還可由事件驅動，並且只在需要時才執行運算，這在性質上就與生物大腦更為相似。

總結而言，神經形態晶元與計算的興起，為面向三大環境建立學習能力帶來了最為關鍵的幾大支持要素——低能耗、高性能、高彈性、高算力以及高能源效率。但與此同時，這又給我們帶來了另一個重要問題：計算能力的增長對於國家經濟又會帶來怎樣的影響？

神經形態計算晶元：人工智慧與區塊鏈的未來

神經形態計算晶元不僅代表著人工智慧的未來，同時也將成為區塊鏈的未來。因為這種新型晶元使我們能夠開發出真正低能耗的加密與分散式系統。此外，它還有望實現跨國家的個人與實體間的整合——包括政府、行業、組織以及學術界（簡稱NGIOA）等，從而建立起新的連接、效率、協作、學習以及問題解決模式。而這同樣帶來了新的重要問題：神經形態晶元將如何改變跨國家發展過程中的思想、創新以及行為舉措的實現方式？

多年以來，計算與軟體科技已經取得了巨大的進步。然而到目前為止，這些發展的成果仍然主要集中在軟體層面；相比之下，硬體領域的創新則相對有限。而神經形態計算與晶元則將成為計算機硬體發展的重要里程碑，使我們能夠針對人類未來將面對的複雜問題，更有目的性地增強機器智能。

同時，隨著計算能力的不斷發展，各國仍需要著手評估這一最新技術的發展，從而率先探索並運用這種強大的計算晶元力量。許多人認為，對神經形態晶元的充分運用，甚至有望幫助國家數字基礎設施得以抵禦電磁頻譜/電子戰的破壞性影響。

新興的片上系統

新興的神經形態晶元使得智能機器得以理解並與網路空間、地球空間以及宇宙空間（三大空間）中的人類生態系統相互作用，這似乎代表著一項根本性的顛覆與創新。從新興的SpiNNaker系統以及眾多其它系統當中，我們已經觀察到可喜的進展。另外，目前也存在著來自眾多國家的大量有趣的應用研究計劃，例如人類/章魚硅腦內信息處理以及綠色加密貨幣計劃等等。更重要的是，每一項相關舉措都將使用自己獨有的神經形態計算架構與方法。

人類大腦非常複雜，是一個擁有著1000億個神經元的網路體系，而且如此龐大的神經元組織一直在以我們尚未完全了解的環境當中相互獨立地運作，而即使是相對簡單的章魚大腦也同樣遵循這種機制。

為了調節人體功能並響應外部刺激，人腦神經元還與電/生化網路與環境保持著和諧統一。此外，雖然時至今日人類在「什麼是意識」這個議題上仍然存在著爭議，甚至尚未完全理解其準確概念，但我們相信人類大腦所完成的很多結果都是以神經元排布作為基本處理環境。這時候新的問題又來了：關於神經元控制，我們了解多少？

多年以來，關於人類大腦基因組中的許多信息已經被解碼；但著眼於大腦本身，相關理解仍然相當複雜並存在著大量未知數。更具體地講，人類大腦有近90%是由神經膠質細胞而非神經元所組成；從這個角度看，我們對於神經膠質細胞的了解才剛剛起步。

那麼，神經膠質細胞是否負責控制神經元？如果答案是肯定的，我們也需要創建硅膠質細胞——這些細胞或者說單元可能不僅需要清除神經元產生的分子垃圾，同時也會在學習及記憶等任務當中發揮作用，幫助修復受損的硅腦區域，甚至可能為神經元以及神經通路控制提供必要的生化環境。

現如今，人們仍然認為神經膠質細胞可以通過跨人類大腦區域間隙的方式彼此連接，並與神經元相互通信。那麼，這種間隙連接到底有多重要？它們在硅腦系統中能夠發生作用嗎？考慮到人類大腦發生的幾乎每一種病變都在一定程度上，甚至是完全源自神經膠質功能障礙時，我們是否也應該專註於神經形態晶元上的神經膠質細胞複製，從而防止可能由此引發的機器故障？而如果我們決定因此將硅神經膠質細胞排除在外，那又該如何創建出差異比例接近90%、但功能表達又與人腦相似的硅腦？採用硅神經膠質細胞，抑或是不採用，到底會對整個研究工作帶來怎樣的深遠影響？

未來展望

人類/章魚大腦與硅腦之間的分界線正在逐漸模糊。因此，當我們致力於構建/創建一個能夠像人類大腦或者章魚大腦那樣思考的硅腦，確保其符合智能化標準並擁有立足晶元之上構建整體系統的潛力之時，評估這一探索方向所帶來的承諾與潛在風險同樣非常重要。如果不能解決這個問題，我們將永遠無法真正立足計算機或者其它機器實現與人類/章魚相似的智能屬性。

最後需要再次強調：雖然硅腦的發展目標在於改進智能機器，從而確保其以更高效的方式處理各類複雜的系統性任務，但最終我們要解決的問題實際上是了解神經形態晶元中的物理過程是如何被轉化為人類世界中的行為與感知。也許，這又將成為人類自我探索當中的又一個終極奧秘！

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