增強智能：啟用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

沒有人愿意隨著年齡的增長而加速他們的認(rèn)知退化。運動腦震蕩造成長期傷害的嚴(yán)重現(xiàn)實導(dǎo)致最近重新思考人類需要保護一項極其重要的資產(chǎn)-大腦-免受身體傷害。

科學(xué)家 Mikhail Lebedev、Ioan Opris 和 Manuel Casanova 撰寫并正在研究大腦增強的主題?！绊椖控?fù)責(zé)人、北卡羅來納州杜克大學(xué)的高級研究員列別杰夫說，到 2030 年，大腦增強的現(xiàn)實——通過大腦植入物增強智力——將成為日常生活的一部分，‘人們將不得不面對現(xiàn)實這種新范式。'”

傾向于技術(shù)的未來主義思想家雷·庫茲韋爾 (Ray Kurzweil, 1948–) 明確表示，與電子計算機的處理速度相比，人類大腦的速度非常慢。盡管人腦具有并行處理大量信息的內(nèi)在能力，但 Kurzweil 認(rèn)為，不久之后數(shù)字計算機計算速度的提高將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人腦的能力。他建議，如果科學(xué)家能夠了解大腦如何進行混亂和復(fù)雜的活動，然后組織它們以進行理解，這將導(dǎo)致計算機處理方面的突破，這將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何可能導(dǎo)致人類智力提高的生物學(xué)改進。這種對大腦內(nèi)部編程背后機制的理解可能會自然而然地改進人工智能 (AI)。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工智能領(lǐng)域的進展最近經(jīng)歷了快速轉(zhuǎn)變，因為技術(shù)人員受到大腦生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (BNN) 的啟發(fā)，這是人類和動物思維的基礎(chǔ)，類似地被采用到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (ANN) 中。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展可能會導(dǎo)致機器人和人類認(rèn)知增強方面的突破——提供機器和人類智能的動態(tài)增長。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)涉及一個連接的節(jié)點系統(tǒng)，其行為方式類似于人類神經(jīng)元，即傳遞神經(jīng)沖動的細(xì)胞。神經(jīng)元還可以處理信息并與其他神經(jīng)元建立動態(tài)連接。這個過程允許學(xué)習(xí)。在 ANN 中，這種信息流通過非線性函數(shù)表示的復(fù)雜過程發(fā)生，通過使輸出權(quán)重能夠隨時間動態(tài)響應(yīng)的數(shù)學(xué)總和。這種效果允許強化學(xué)習(xí)發(fā)生。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)取得了重大進展，在機器視覺、人類語音識別和醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域為技術(shù)人員提供了幫助。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用最先進的電子元件，包括現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)、中央處理器 (CPU)、視覺處理單元 (VPU)、數(shù)字信號處理器 (DSP)、人工智能加速器、專用集成電路 (ASIC)、和片上系統(tǒng) (SoC)。

讓未來成為可能

一家公司，英特爾?，正在使未來最令人驚嘆的體驗成為可能。利用內(nèi)存和可編程解決方案的最新進展，英特爾正在顛覆行業(yè)并通過支持所有智能和連接的事物來解決全球挑戰(zhàn)。英特爾提供FPGA、SoC、復(fù)雜可編程邏輯器件 ( CPLD )、VPU和補充技術(shù)，例如電源解決方案，為全球客戶提供高價值的解決方案。

FPGA 為具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用（例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）提供了一個靈活的平臺。從某種意義上說，F(xiàn)PGA 提供了一塊畫布，一種可以用來構(gòu)建基礎(chǔ)的tabula rasa （白板）。FPGA 內(nèi)在的結(jié)構(gòu)提供了知識產(chǎn)權(quán) (IP) 塊和組件來解決神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計挑戰(zhàn)，例如計算、邏輯和內(nèi)存資源需求。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的世界是一個充滿持續(xù)計算的世界。FPGA 加速器和浮點 DSP 設(shè)計與支持處理器相結(jié)合，為產(chǎn)品提供了速度、可預(yù)測性和能效，以應(yīng)對正在進行的大數(shù)據(jù)分析、設(shè)備虛擬化和 ANN 固有的機器學(xué)習(xí)問題。在這個快速發(fā)展的領(lǐng)域，可重新編程的 FPGA 允許不斷實施最新的算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確保高性能計算來增強人類的認(rèn)知能力。英特爾 Stratix 10 FPGA或英特爾 Stratix ? V 高帶寬 FPGA等高性能、可精確適配的 FPGA 軟處理器是合適的選擇。

FPGA 的復(fù)雜、內(nèi)部化控制和信號處理可實現(xiàn)密集信號處理功能的快速高效移動。低功耗設(shè)計是重中之重，因此像人腦一樣，神經(jīng)活動處于等待狀態(tài)時消耗的功率最小。與固定功能圖形處理單元 (GPU) 相比，F(xiàn)PGA 具有功耗優(yōu)勢，是絕佳的選擇。允許在并行處理模式下進行計算可以加速性能，從而改善認(rèn)知模仿性能。通過傳感相機整合視覺系統(tǒng)進行物體識別的能力提供了一種電物理傳感，隨著更多傳感器的開發(fā)，這種傳感可以隨著時間的推移而擴展，有助于智能地接收和處理信息的能力。

結(jié)論

今天的電子元件使社會能夠增強我們的智力。支持模擬和擴展人類智能能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的部件、系統(tǒng)和解決方案正在為機器人和人類開啟新的機會來感知和實現(xiàn)新的可能性。

審核編輯黃昊宇