能夠以機(jī)器為載體產(chǎn)生思想、情感與行為的硅腦似乎已經(jīng)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(dāng)中。作為其重要前提，軟件與硬件快速發(fā)展為下一代計(jì)算系統(tǒng)鋪平了道路，而這些計(jì)算系統(tǒng)具有以人腦為模型的認(rèn)知能力。相信當(dāng)未來(lái)的人們回頭看時(shí)，他們會(huì)將此視為一項(xiàng)重大的發(fā)展進(jìn)化標(biāo)志。

然而，如今越來(lái)越多人也開(kāi)始逐漸意識(shí)到，快速發(fā)展的硅腦系統(tǒng)正從網(wǎng)絡(luò)空間、地球空間乃至宇宙空間（三大空間，簡(jiǎn)稱CGS）的環(huán)境中獲取數(shù)據(jù)，并通過(guò)大量已知和未知的計(jì)算過(guò)程運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)計(jì)算機(jī)/機(jī)器的行為、感受或活動(dòng)——但正是這種令人興奮不已的做法，同時(shí)也給人類帶來(lái)了更多問(wèn)題：

首先，我們目前還不清楚應(yīng)該如何對(duì)硅腦上的信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)或者調(diào)取；另外，我們也不清楚計(jì)算機(jī)命令該如何根據(jù)這一現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)整以提高效率；最后，我們也完全不明白硅腦是如何在這三大空間當(dāng)中體驗(yàn)其周圍的感官世界，以及如何實(shí)現(xiàn)思考、感受與共情。當(dāng)我們?cè)趯?duì)這些問(wèn)題進(jìn)行評(píng)估的同時(shí)，科技行業(yè)也開(kāi)始努力打造能夠模仿人類大腦的神經(jīng)形態(tài)芯片。此外還有一項(xiàng)倡議指出，我們應(yīng)該創(chuàng)建基于章魚腦部結(jié)構(gòu)的神經(jīng)形態(tài)芯片。雖然這些新興的神經(jīng)形態(tài)芯片仍然遠(yuǎn)不像人類大腦、甚至不如章魚大腦那般強(qiáng)大，但在未來(lái)幾年當(dāng)中，預(yù)計(jì)眾多機(jī)器智能方案將因此而迅速發(fā)展。其背后的原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@些芯片能夠處理來(lái)自三大空間的可用感官數(shù)據(jù)，并據(jù)此實(shí)時(shí)發(fā)展自身能力以實(shí)現(xiàn)最終的目標(biāo)。

對(duì)更高計(jì)算能力的需求

隨著神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的快速發(fā)展，有個(gè)最重要的問(wèn)題也隨之出現(xiàn)——就是理解我們?yōu)槭裁从斜匾獜膫鹘y(tǒng)芯片轉(zhuǎn)向神經(jīng)形態(tài)芯片。這個(gè)問(wèn)題的答案相當(dāng)復(fù)雜，但究其核心，主要由于現(xiàn)有及新興技術(shù)正在加快全球計(jì)算資源的消耗——換言之，我們的計(jì)算資源無(wú)法滿足當(dāng)前需求。如今，隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的全面落地，由此帶來(lái)的大規(guī)模計(jì)算能力需求也開(kāi)始凸顯。更具體地說(shuō)，這不僅需要更高的計(jì)算處理效率，同時(shí)也要求對(duì)硬件及軟件做出對(duì)應(yīng)調(diào)整。

相較于目前比較主流的通過(guò)更大服務(wù)器或云環(huán)境往來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的計(jì)算方式，神經(jīng)形態(tài)計(jì)算能夠通過(guò)在芯片之內(nèi)執(zhí)行所有功能的方式解決持續(xù)算力問(wèn)題。此外，神經(jīng)形態(tài)計(jì)算還可由事件驅(qū)動(dòng)，并且只在需要時(shí)才執(zhí)行運(yùn)算，這在性質(zhì)上就與生物大腦更為相似。

總結(jié)而言，神經(jīng)形態(tài)芯片與計(jì)算的興起，為面向三大環(huán)境建立學(xué)習(xí)能力帶來(lái)了最為關(guān)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(shí)，這又給我們帶來(lái)了另一個(gè)重要問(wèn)題：計(jì)算能力的增長(zhǎng)對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)又會(huì)帶來(lái)怎樣的影響？

神經(jīng)形態(tài)計(jì)算芯片：人工智能與區(qū)塊鏈的未來(lái)

神經(jīng)形態(tài)計(jì)算芯片不僅代表著人工智能的未來(lái)，同時(shí)也將成為區(qū)塊鏈的未來(lái)。因?yàn)檫@種新型芯片使我們能夠開(kāi)發(fā)出真正低能耗的加密與分布式系統(tǒng)。此外，它還有望實(shí)現(xiàn)跨國(guó)家的個(gè)人與實(shí)體間的整合——包括政府、行業(yè)、組織以及學(xué)術(shù)界（簡(jiǎn)稱NGIOA）等，從而建立起新的連接、效率、協(xié)作、學(xué)習(xí)以及問(wèn)題解決模式。而這同樣帶來(lái)了新的重要問(wèn)題：神經(jīng)形態(tài)芯片將如何改變跨國(guó)家發(fā)展過(guò)程中的思想、創(chuàng)新以及行為舉措的實(shí)現(xiàn)方式？

多年以來(lái)，計(jì)算與軟件科技已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。然而到目前為止，這些發(fā)展的成果仍然主要集中在軟件層面；相比之下，硬件領(lǐng)域的創(chuàng)新則相對(duì)有限。而神經(jīng)形態(tài)計(jì)算與芯片則將成為計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展的重要里程碑，使我們能夠針對(duì)人類未來(lái)將面對(duì)的復(fù)雜問(wèn)題，更有目的性地增強(qiáng)機(jī)器智能。

同時(shí)，隨著計(jì)算能力的不斷發(fā)展，各國(guó)仍需要著手評(píng)估這一最新技術(shù)的發(fā)展，從而率先探索并運(yùn)用這種強(qiáng)大的計(jì)算芯片力量。許多人認(rèn)為，對(duì)神經(jīng)形態(tài)芯片的充分運(yùn)用，甚至有望幫助國(guó)家數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施得以抵御電磁頻譜/電子戰(zhàn)的破壞性影響。

新興的片上系統(tǒng)

新興的神經(jīng)形態(tài)芯片使得智能機(jī)器得以理解并與網(wǎng)絡(luò)空間、地球空間以及宇宙空間（三大空間）中的人類生態(tài)系統(tǒng)相互作用，這似乎代表著一項(xiàng)根本性的顛覆與創(chuàng)新。從新興的SpiNNaker系統(tǒng)以及眾多其它系統(tǒng)當(dāng)中，我們已經(jīng)觀察到可喜的進(jìn)展。另外，目前也存在著來(lái)自眾多國(guó)家的大量有趣的應(yīng)用研究計(jì)劃，例如人類/章魚硅腦內(nèi)信息處理以及綠色加密貨幣計(jì)劃等等。更重要的是，每一項(xiàng)相關(guān)舉措都將使用自己獨(dú)有的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算架構(gòu)與方法。

人類大腦非常復(fù)雜，是一個(gè)擁有著1000億個(gè)神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)體系，而且如此龐大的神經(jīng)元組織一直在以我們尚未完全了解的環(huán)境當(dāng)中相互獨(dú)立地運(yùn)作，而即使是相對(duì)簡(jiǎn)單的章魚大腦也同樣遵循這種機(jī)制。

為了調(diào)節(jié)人體功能并響應(yīng)外部刺激，人腦神經(jīng)元還與電/生化網(wǎng)絡(luò)與環(huán)境保持著和諧統(tǒng)一。此外，雖然時(shí)至今日人類在“什么是意識(shí)”這個(gè)議題上仍然存在著爭(zhēng)議，甚至尚未完全理解其準(zhǔn)確概念，但我們相信人類大腦所完成的很多結(jié)果都是以神經(jīng)元排布作為基本處理環(huán)境。這時(shí)候新的問(wèn)題又來(lái)了：關(guān)于神經(jīng)元控制，我們了解多少？

多年以來(lái)，關(guān)于人類大腦基因組中的許多信息已經(jīng)被解碼；但著眼于大腦本身，相關(guān)理解仍然相當(dāng)復(fù)雜并存在著大量未知數(shù)。更具體地講，人類大腦有近90%是由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞而非神經(jīng)元所組成；從這個(gè)角度看，我們對(duì)于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的了解才剛剛起步。

那么，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是否負(fù)責(zé)控制神經(jīng)元？如果答案是肯定的，我們也需要?jiǎng)?chuàng)建硅膠質(zhì)細(xì)胞——這些細(xì)胞或者說(shuō)單元可能不僅需要清除神經(jīng)元產(chǎn)生的分子垃圾，同時(shí)也會(huì)在學(xué)習(xí)及記憶等任務(wù)當(dāng)中發(fā)揮作用，幫助修復(fù)受損的硅腦區(qū)域，甚至可能為神經(jīng)元以及神經(jīng)通路控制提供必要的生化環(huán)境。

現(xiàn)如今，人們?nèi)匀徽J(rèn)為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞可以通過(guò)跨人類大腦區(qū)域間隙的方式彼此連接，并與神經(jīng)元相互通信。那么，這種間隙連接到底有多重要？它們?cè)诠枘X系統(tǒng)中能夠發(fā)生作用嗎？考慮到人類大腦發(fā)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(jīng)膠質(zhì)功能障礙時(shí)，我們是否也應(yīng)該專注于神經(jīng)形態(tài)芯片上的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞復(fù)制，從而防止可能由此引發(fā)的機(jī)器故障？而如果我們決定因此將硅神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞排除在外，那又該如何創(chuàng)建出差異比例接近90%、但功能表達(dá)又與人腦相似的硅腦？采用硅神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，抑或是不采用，到底會(huì)對(duì)整個(gè)研究工作帶來(lái)怎樣的深遠(yuǎn)影響？

未來(lái)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(dāng)我們致力于構(gòu)建/創(chuàng)建一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)并擁有立足芯片之上構(gòu)建整體系統(tǒng)的潛力之時(shí)，評(píng)估這一探索方向所帶來(lái)的承諾與潛在風(fēng)險(xiǎn)同樣非常重要。如果不能解決這個(gè)問(wèn)題，我們將永遠(yuǎn)無(wú)法真正立足計(jì)算機(jī)或者其它機(jī)器實(shí)現(xiàn)與人類/章魚相似的智能屬性。

最后需要再次強(qiáng)調(diào)：雖然硅腦的發(fā)展目標(biāo)在于改進(jìn)智能機(jī)器，從而確保其以更高效的方式處理各類復(fù)雜的系統(tǒng)性任務(wù)，但最終我們要解決的問(wèn)題實(shí)際上是了解神經(jīng)形態(tài)芯片中的物理過(guò)程是如何被轉(zhuǎn)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(dāng)中的又一個(gè)終極奧秘！