我們都知道，人工智能的研究是建立在人腦如何工作的基礎之上的，所以業內的頂尖研究機構一直在致力於「模仿大腦」。
近日，英特爾研究院與美國康奈爾大學的研究人員在《Nature MachineIntelligence》雜誌上公佈了一項新的研究成果 —— 英特爾神經擬態研究芯片 Loihi 已經具備了“嗅覺”，可以根據生物信號來識別“嗅”到的氣味。
相比近幾年不斷有突破的視覺感知領域，復刻嗅覺涉及到的神經系統和算法更為複雜，英特爾此次的研究無疑讓我們離複製大腦更進了一步。
神經形態計算芯片 Loihi
Loihi（發音為 low-ee-hee）是由 Intel Labs 設計的一種神經形態研究測試芯片，誕生於 2017 年 9 月，推出時就被定義為「下一代 AI（Next Generation of AI ）」，能夠將生物大腦中的計算原理應用於計算機體系結構。
該芯片脫離了傳統硅芯片的馮諾依曼計算模型，而是模仿人腦原理的神經擬態計算方式，並且是異步電路，不需要全局時鐘信號，而是使用異步脈衝神經網絡(SNN)，在特定應用中要比傳統 CPU 速度快最多 1000 倍，能效高最多 10000 倍。
從理論上講，Loihi 可以擴展到最多 16384 顆芯片互連，那就是超過 20 億個神經元（人類大腦有大約 860 億個神經元）。這得益於一種新型的神經網絡，稱為“尖峰神經網絡”。該芯片的系統使用神經元的生物逼真模型，通過模擬大腦來處理現實世界的感覺數據，從而在一定程度上了解環境。
英特爾團隊此次公佈的研究方向，是研究哺乳動物大腦聞到氣味時所發生的情況。我們的鼻子中大約有 450 種不同類型的嗅覺受體，這些氣味可以通過空氣中的氣味分子激活，從而向大腦發送信號，在大腦中，相連的一組神經元內的電脈衝會產生特定氣味的感覺。
更重要的是，我們的大腦可以存儲過去的氣味經驗，以及交叉引用不同的氣味，以不斷處理新信息，並確保我們區分出數萬億種不同的氣味。
英特爾 Loihi 芯片的工作原理和我們目前人知道的大腦運行模式相似，當發送到神經元的脈衝達到一定的激活水平時，芯片系統就將通過“突觸”想其他神經元發送信號。
據介紹，現階段的 Loihi 只需要單一樣本，就可以學會識別每一種氣味，而且不會破壞它對先前所學氣味的記憶，展現出了極其出色的識別準確率。如果使用傳統方法，即便最出色的深度學習方案，要達到與 Loihi 相同的氣味分類準確率，學習每一種氣味都需要 3000 倍以上的訓練樣本。
當然，英特爾這次只是邁出了第一步，離真正複製大腦的嗅覺系統還差的很遠。
根據官方提供的資料顯示，Loihi 這個名字來源於一座夏威夷旁邊的島嶼洛伊希島（Lo'ihi）。這是夏威夷海山中唯一一座處於發展初期的火山。
模擬大腦
就如我們文章開頭所說，人工智能的研究是建立在人腦如何工作的基礎之上的，所以為了滿足人工智能和機器學習各方面日益成長的需求，近年來有大量的研究均著重於大腦啟發計算，以突破計算性能和內存需求爆發等挑戰。
但模仿大腦的計算機概念並不是什麼新事物，Caltech 科學家 Carver Mead 早在 1980 年代就提出了這一概念，並創造了「神經形態學（neuromorphic）」一詞。
「神經形態」的概念一般是指使計算機可以像生物大腦一樣思考和處理信息，之所以說是概念，就是因為神經形態目前在很大程度上仍然是科學項目，幾乎沒有商業應用。目前已知的潛在應用場景，就是為機器人配備電子鼻系統來檢測有害物質等。
但研究人員的目標是將神經形態學應用於更廣泛的用例中，從感官場景分析到抽象的問題，如計劃和決策。瞭解大腦的神經迴路如何解決這些複雜的計算問題，也將為設計高效而強大的機器智能提供重要線索。
最早的模擬人腦實驗中，一般都是使用硅芯片來進行模擬，但因為材質的限制，速度和能耗能讓人不能接受，於是有研究這提出用神經形態芯片來替代傳統芯片這一嘗試，也就是我們今天提到的 Loihi。和傳統的硅芯片相比，神經形態芯片具有速度快、能耗低、可擴展性高等優點。
Loihi 不是唯一一個神經形態芯片。在德國，於利希研究中心的神經科學與醫學研究所正在與 SpiNNaker 超級計算機合作，來模擬皮質微電路；而 IBM 的 Neuromorphic Devices and Architecture Project 也正在進行類似的實驗。
但是，英特爾似乎特別緻力於神經形態計算的發展。去年，該公司宣佈將向研究界提供由 64 個 Loihi 研究芯片組成的 800 萬個神經元神經形態系統。該系統的代號為「Pohoiki Beach」，旨在讓科學家們擴大神經啟發算法的規模。
我們離《西部世界》還有多遠？
看過《西部世界》的朋友應該都知道，這其實就是一個人工智能覺醒的故事。
第三季現在已經開播了，第二季結尾德洛麗絲帶著五個核心記憶球（是不是可以理解為復刻出的人腦？）進入人類世界之後，相信在第三季里人工智能與人類的戰鬥即將全面展開。
很多人認為，人工智能的發展最終就是 AI 的意識覺醒，而 AI 擁有意識之後會發生什麼？會像《西部世界》中的一樣開始報復人類麼？
對於這個問題，2018 年 OpenAI、牛津大學、劍橋大學等 14 家機構和高校共同發佈了一份《人工智能惡意使用》報告，在報告中號號召整個人工智能領域形成一套規範和道德框架，來避免災難的發生。
但這樣就夠了麼？人工智能在道德框架中對人類就沒有惡意和危害了麼？這可能仍然是一個沒有答案的問題。
但我們只能向著最終的結果，一步一步的往前走。
這個問題你怎麼看？歡迎在評論區和我一起交流探討。
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