建造一个人类大脑，可能吗

陈重威

使用世界上运算速度最快的96台计算机，对人类大脑进行迄今为止最大规模的模拟。

“robot”横空出世

1920年捷克剧作家创作了科幻戏剧《洛苏姆万能机器人公司》，描述了人类与自己制造的机器人之间一场两败俱伤的战争；故事的结尾，是唯一存活下来的了解机器人秘密的工程师，听到了地球上最后两个机器人的笑声；他们已经获得了人类的思想和情感，甚至有了性别之分，成了新的亚当和夏娃。正是该剧的上演，让“robot”（机器人）一词横空出世。这个源自捷克文和波兰文的单词，很快被各种语言吸收采纳，成了世界性词汇。如今，机器人早已走出了科学幻想，成为人类生活中的现实。

1997年以来，一年一度的机器人世界杯赛，已经包括机器人足球赛、机器人武术擂台赛、舞蹈机器人赛、水中机器人赛、空中机器人赛、机器人救援赛、机器人仿真赛等等，其中最受青少年关注的当属机器人足球赛和机器人武术擂台赛。

日本大阪大学的一位教授，制造了一个与自己一模一样的机器人，当他们两个坐在一起时，不明真相的人会以为他们是一对双胞胎，绝对可以以假乱真。他让自己的替身去学校给学生上课，而他只需在家中遥控就可以远程与学生交流。有中国学生因此戏言，以后上课前先得对走上讲台的老师“验明正身”，以免“浪费感情”。

机器人咄咄逼人

随着科技的进步，在与人类的智力较量中，机器人真可谓咄咄逼人。1997年，美国IBM公司的机器人“深蓝”，以压倒性优势击败了国际象棋的世界冠军，全世界为此而震惊。2011年，在美国最受欢迎的电视竞猜节目《危险边缘》中，来自IBM的机器人“沃森”，击败了两个人类对手。他们都是此前历次比赛中最强大的获胜者，但“沃森”硬是击败了他们，赢得了100万美元的奖金。

竞猜节目中的题目涵盖范围很广，历史、文学、语言、艺术、科学、文化等都有涉及，竞猜的形式，是参赛者在收到短语提示后，根据这些提示用问句的方式抢答出那些短语所描述的对象。竞猜的内容涉及对自然语言的理解和联想能力。例如，“你好”这两个字，在不同的场合，不同的语音、语调中，既可以是热情的问候，又可以是讽刺甚至疑问。而正确地理解其确切的含义，通常被认为是人类思维优于计算机的方面。

即便是用速度最快的处理器，一台计算机至少需要两个小时才能答出一道涉及自然语言的题目。对于一个电视竞猜节目，这完全是不可接受的。想要获胜，必须在三秒钟之内作答。因此，“沃森”不仅使用了分布在90个服务器上的2880个处理器，还储存了多达两亿页的结构化或非结构化的“知识”，包括维基百科的全文，但竞赛时它并没有连接互联网。

在对自然语言的处理上，“沃森”采用的是同时执行数以千计的语言分析算法，并从结果中寻找共性。只有当“沃森”确信自己得到了正确答案时才会抢答，如果对于答案不那么有把握，它会保持沉默，不冒险抢答，以免被倒扣得分。虽然，“沃森”的成功并不表明它能够像人类那样去理解语言，但至少证明它成功处理了人类语言中双关、模糊的一面。

“我要吃一根香蕉”

有人认为，机器人再聪明也还是机器，因为它没有一颗人类的大脑。机器人研制者对此耿耿于怀。2012年，IBM公司的计算机专家，使用了世界上运算速度最快的96台计算机，试图建造一个包含5300亿个神经元和100万亿个突触的人造“大脑”。这是迄今为止对人类大脑的最大规模的模拟。该项目的初始目标，是模拟出经常被用来做实验的恒河猴的大脑。有人因此戏称，一旦人造的恒河猴“大脑”诞生，它说的第一句话一定是“我要吃一根香蕉”。

请注意，人造“大脑”里的神经元和突触并不是生物学意义上的。对于计算机来说，一个神经元就是一个计算中心，每一个神经元能够从周边成千上万的其他神经元那里接收到输入信号，对数据进行分析处理，然后再发射出去；突触是用于连接神经元的，它是记忆和学习发生的地方。也就是说，这个人造“大脑”只是“神经形态工程学”意义上的。

人脑只需20瓦电力

“神经形态工程学”是受生物脑的功能和结构的启发，对计算机进行改进的。例如，现在你我所使用的计算机，是依靠数量巨大的晶体管的打开与关闭来运行的，这意味着大量的电力消耗，而人脑只需要20瓦的电力就够了。如果以目前的计算机技术来建立一个与人脑规模相当的计算机网络，其耗电量将相当于一个小城市的用电量。人脑之所以如此省电的一个重要原因，就是人脑是“事件驱动”的；只有当某些神经元被激活时才会比较消耗能量。又如，人脑突触的失误率非常高，在30%-90%的情况下，其动作是失败的；尽管如此，人脑仍工作得很好。相比之下，咱们现在所用的计算机，晶体管的一次失误就可能导致死机。

IBM公司的最新研究成果，是将用来模拟人脑的计算机也设计成了“事件驱动”的，电力消耗因此大幅降低。但现有的成果并不是生物学上或功能上的精确模拟，计算机仍然不能思考或感受。

对于用电脑模拟人脑，最终在计算机上建造一个人类大脑，有不少科学家认为要走的路还相当遥远，因为人类对自己的大脑如何运行的了解还实在太少、太少。在神经科学解决最基本的问题之前，人工智能不大可能取得重大突破。

并非不可能

也有一些科学家对建造一个人类大脑显得比较乐观。他们相信计算机的运算能力每18～24个月就会翻倍的“摩尔定律”。“沃森”的研发者就指出，在“深蓝”战胜国际象棋世界冠军仅仅5年之后，计算机专家就做到了仅靠连接8台个人电脑就达到了与庞然大物“深蓝”相等的运算能力。另一计算机科学家认为，依照现在电脑的发展速度，在“沃森”获胜之后仅需7年，单独一个处理器就能做到它在《危险边缘》中完成的壮举；仅仅10年之后，个人计算机也将能达到这个水平。

瑞士有一位神经科学家，自2005年起就一直在主持一项被称为“蓝脑计划”的项目，其目标就是用计算机模仿出人脑的生理学过程。在2009年的一次学术演讲中，这位科学家宣称：“建造一个人类大脑并非不可能，我们将用10年的时间做到。”他想象中的人造大脑将拥有人类的智力水平和相似的行为方式。

图灵测试

一名美国的未来学家也对能建造一个人类大脑持乐观态度。他预言，到2029年就会有计算机通过图灵测试，并愿意为此赌上两万美元。

所谓图灵测试，是科学家图灵在1950年提出的一个游戏；让一个人类的审问者去审问一个机器人和一个自然人，这个审问者看不见对方，更不知道对方的身份；机器人的目标是让审问者把自己误当成人，而真的人则要帮助审问者正确识别出机器人。如果机器人成功迷惑了审问者，则这个机器人就通过了图灵测试。

如果由你担任审问者，你打算怎样识别那个企图“忽悠”你的机器人呢？

从最简单的开始

更多的科学家相信，“争”破嗓子，不如甩开膀子。他们正脚踏实地从最简单的开始做起。“秀丽隐杆线虫”是一种生命只有几天的看上去非常简单的生物：它身长大约1毫米，由959个细胞组成，其中有302个是神经元，95个是肌细胞。早在1980年，生物学家们就搞清楚了它的302个神经元的连接方式；然而，在过去的27年中，所有尝试用计算机模拟其完整神经系统的努力均以失败而告终。最新研究表明，尽管它只有302个神经元，却含有6393个化学突触、890个缝隙连接、1410个肌肉神经接点。最大的困难在于，尽管人们已经很清楚神经元的连接方式，却对突触是如何行为的知之甚少。

或许，建造一个人类大脑的最终实现，将从如何取得这个最简单的成功开始。