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以蜻蜓大脑为师的快速高效神经网络

2021-11-01编译高斯寒

世界科学 2021年10期

编译 高斯寒

人类的大脑中共有860亿个神经元在并行工作,处理来自感官和记忆的输入信息,实现人类认知的众多绝技。其他生物的大脑不是这么能干的多面手,但那些生物常常展现出对于特定任务的内在天资,这是数百万年的进化打磨出的能力。

我们之中多数人都早已见过动物做聪明的事情。或许你家养的宠物是一名逃脱高手;也许你住在鸟儿或蝴蝶的迁徙路线附近,庆祝它们每年的归来;或者你对蚂蚁锲而不舍地一直侵入你家食品储藏室的行为感到过惊奇。

关注这类特殊的神经系统,并将其作为人工智能(AI)的模型,可能会被证明与研究人类大脑同样有价值。考虑一下你家食品储藏室里的那些蚂蚁的大脑。每只蚂蚁的大脑拥有大约25万个神经元。更大型的昆虫拥有将近100万个神经元。我在位于阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室从事的研究中,以一种较大型的昆虫——蜻蜓的大脑为研究对象。我和同事们希望能利用蜻蜓的专长来设计出对于某些任务最优化的运算系统,譬如拦截来袭的导弹或追踪气味烟羽(odor plume)。通过利用蜻蜓神经系统的高速、简洁和高效,我们旨在设计出能更快履行这些功能的计算机,而且能耗仅仅为常规系统消耗量的一小部分。

将蜻蜓当作未来计算机系统的先驱来关注也许看起来反直觉。那些被新闻报道的人工智能和机器学习的进展通常都是模仿人类智慧、甚至超越人类能力的算法。……

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