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2016年，AlphaGo和韓國(guó)九段棋手李世石的人機(jī)大戰(zhàn)，使人工智能被大眾所熟知，人工智能的產(chǎn)品（圖1）早已潛移默化地影響著我們的生活，如智能家居掃地機(jī)器人自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清理工作，甚至可以去指定地方充電；中國(guó)快遞公司的“小橙人”能夠全自動(dòng)分揀包裹并在地面上靈活穿行，將包裹準(zhǔn)確運(yùn)送到指定位置……盡管人工智能給現(xiàn)代生活帶來(lái)了便捷，但目前的技術(shù)面對(duì)模糊思考時(shí)顯得力不從心。智能機(jī)器人的“智商”到底是令人擔(dān)憂(yōu)到什么地步呢？日本福島核電站發(fā)生泄漏后，本被寄予厚望的機(jī)器人并沒(méi)有順利完成災(zāi)后事故處理任務(wù)，大量人力還需要被投入到此類(lèi)高風(fēng)險(xiǎn)工作中。此外，現(xiàn)今火爆的無(wú)人駕駛概念模型僅僅完成了在某些場(chǎng)景較為單一的高速路段測(cè)試，如想實(shí)現(xiàn)無(wú)人車(chē)在復(fù)雜、人口密集的城市中進(jìn)行自動(dòng)駕駛這一設(shè)想仍然有漫長(zhǎng)的路要走。

圖1 人工智能產(chǎn)品

為了突破這些瓶頸，進(jìn)階版智能技術(shù)革命——“類(lèi)腦智能”來(lái)臨了?？茖W(xué)家們開(kāi)始向自己的大腦學(xué)習(xí)，認(rèn)定高度智能化構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)可以從腦科學(xué)中獲得啟發(fā)。類(lèi)腦智能又稱(chēng)為類(lèi)腦計(jì)算，上世紀(jì)80年代末，美國(guó)科學(xué)家Carver Mead首次提出類(lèi)腦計(jì)算的概念。類(lèi)腦計(jì)算這一想法擺脫了傳統(tǒng)的計(jì)算模式，模仿人類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理，渴求開(kāi)發(fā)出快速、可靠、低耗的運(yùn)算技術(shù)。類(lèi)腦智能是人工智能的終極目標(biāo)，但研究類(lèi)腦智能不可能復(fù)制人的大腦。類(lèi)腦智能希望通過(guò)研究人類(lèi)大腦的工作機(jī)理并模擬出一個(gè)和人類(lèi)一樣具有思考、學(xué)習(xí)能力的機(jī)器人。很多人提出質(zhì)疑：像人腦一樣“聰明”的機(jī)器人？簡(jiǎn)直是天方夜譚！科學(xué)家們?cè)陬?lèi)腦智能領(lǐng)域面臨著很多難題：

1.視覺(jué)感知難。機(jī)器人的眼睛常常依賴(lài)于機(jī)載的攝像機(jī)來(lái)采集視覺(jué)圖像。機(jī)器人大腦如何從圖像中識(shí)別關(guān)鍵信息呢？如人臉、手勢(shì)或障礙物。在常規(guī)環(huán)境下，現(xiàn)有技術(shù)已可以高精度地實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)。但自然條件下，視覺(jué)圖像由于光線(xiàn)、視角、物體運(yùn)動(dòng)等多類(lèi)不穩(wěn)定因素的綜合影響很難被準(zhǔn)確識(shí)別。盡管一系列性能優(yōu)異的深度學(xué)習(xí)理論模型大量涌現(xiàn)，但復(fù)雜環(huán)境中的視覺(jué)感知依然是一大難點(diǎn)，目前突破有限。

2.溝通交流難。機(jī)器人怎樣與人對(duì)話(huà)呢？機(jī)器人依靠傳感器收集外界聲音信號(hào)，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)和相關(guān)處理技術(shù)將信號(hào)進(jìn)行分析解讀。機(jī)器人“聽(tīng)懂”后，其“中樞系統(tǒng)”會(huì)做出相應(yīng)的動(dòng)作指示或通過(guò)語(yǔ)音合成器模擬人類(lèi)說(shuō)話(huà)。在嘈雜的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，現(xiàn)有的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)很難成功而高效地實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別、理解和處理操作。

3.大腦思考難。機(jī)器人的“大腦”是一個(gè)智能終端，負(fù)責(zé)著繁雜的計(jì)算任務(wù)以及信號(hào)接收、指令下達(dá)等重要功能。同人類(lèi)一樣，機(jī)器人沒(méi)有“大腦”或者“大腦”不太靈光都使得行為遲緩，甚至整個(gè)機(jī)體“癱瘓”。隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)充，“大腦”容量、思維速度等都有更高要求。目前科學(xué)家們嘗試著將云計(jì)算、云存儲(chǔ)等先進(jìn)技術(shù)引入到機(jī)器人后臺(tái)上，努力讓機(jī)器人“大腦”向著信息更豐富、運(yùn)算更快、反應(yīng)更準(zhǔn)確、學(xué)習(xí)更靈活的方向邁進(jìn)。

4.穩(wěn)定行走難。區(qū)別于機(jī)械臂等固定作業(yè)的機(jī)器人，類(lèi)腦智能機(jī)器人的應(yīng)用一定是個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，換句話(huà)說(shuō)，機(jī)器人要有一條堅(jiān)固、靈活的“腿”。機(jī)器人的“腿”不在于長(zhǎng)短、粗細(xì)，更關(guān)注的是其穩(wěn)定性、自由性。受到生物學(xué)啟發(fā)，科學(xué)家們嘗試著將人類(lèi)腿部膝關(guān)節(jié)彎曲伸展的工作機(jī)制移植到機(jī)器人上，以此來(lái)看，雙足機(jī)器人（圖2）將有望跨越臺(tái)階，行走在山地、災(zāi)后等地形復(fù)雜的環(huán)境中，將人力從高危行業(yè)中解救。此外，另一類(lèi)能移動(dòng)的機(jī)器人——輪式機(jī)器人雖然不要求造出實(shí)體“腿”，但其必須具有一對(duì)隱形、靈活的“腿”，需要學(xué)會(huì)自主認(rèn)路、自主避障、完成動(dòng)態(tài)優(yōu)化行走路徑等一系列高難度任務(wù)。

圖2 雙足行走機(jī)器人藍(lán)圖

以上列舉的難點(diǎn)僅僅是類(lèi)腦智能探索道路上的少數(shù)障礙物，真正實(shí)現(xiàn)的一天還距離我們十分遙遠(yuǎn)。近年來(lái)，世界各國(guó)都相繼對(duì)這一領(lǐng)域投入了大量精力研究。2013年6月，美國(guó)公布了“推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱(chēng)“BRAIN”），旨在探索人腦構(gòu)造、理解人腦工作原理。而在同年初，歐盟委員會(huì)也宣布“人腦工程”（簡(jiǎn)稱(chēng)“HBP”），主要任務(wù)是通過(guò)模型方式再現(xiàn)人腦工作；2014年9月，日本啟動(dòng)了大腦研究計(jì)劃。2016年，中國(guó)全面啟動(dòng)了腦科學(xué)計(jì)劃。該計(jì)劃主要有兩個(gè)研究方向：傾向于醫(yī)學(xué)的大腦揭秘、腦部病變研究，以及類(lèi)腦智能的技術(shù)開(kāi)發(fā)。目前我國(guó)已取得了一些喜人的成績(jī)，如復(fù)旦大學(xué)開(kāi)發(fā)出一種能夠“望、聞、問(wèn)、切”的中醫(yī)機(jī)器人（圖3）——“中醫(yī)一號(hào)”；百度公司研發(fā)的智能?chē)逑到y(tǒng)Bingo，在大規(guī)模實(shí)戰(zhàn)中戰(zhàn)勝了兩名業(yè)余5段棋手；國(guó)防科技大學(xué)利用人腦電波指揮機(jī)器人行動(dòng)（圖4），可以說(shuō)這類(lèi)“腦控機(jī)器人”從一定程度上實(shí)現(xiàn)了我們?cè)诳苹么笃谐Ｒ?jiàn)的用人腦直接控制機(jī)器人的震撼場(chǎng)景。

此外，兩個(gè)類(lèi)腦智能研究依賴(lài)的方法技術(shù)，其一是深度學(xué)習(xí)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)把海量與任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)直接投放到模型中，依據(jù)人腦思維模式而建立的系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)利用這些數(shù)據(jù)不斷學(xué)習(xí)，豐富自我認(rèn)識(shí)。這種近乎“黑盒子”一樣的計(jì)算方式較好地再現(xiàn)了人類(lèi)大腦的“歸納”、“推測(cè)”過(guò)程，在圖像識(shí)別、分類(lèi)方面有著極為優(yōu)異的表現(xiàn)。但正如前文所提到的，深度學(xué)習(xí)技術(shù)在真正處理現(xiàn)實(shí)圖像、信號(hào)方面依然需要不斷改進(jìn)。深度學(xué)習(xí)技術(shù)致力于使機(jī)器人具有自我學(xué)習(xí)能力，另一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)——強(qiáng)化學(xué)習(xí)的主要目的是幫助機(jī)器人形成從環(huán)境到行為映射的學(xué)習(xí)，在機(jī)器人智能控制等領(lǐng)域有許多應(yīng)用。強(qiáng)化學(xué)習(xí)這種訓(xùn)練方法不是告訴系統(tǒng)如何產(chǎn)生正確的動(dòng)作，而是通過(guò)評(píng)價(jià)產(chǎn)生動(dòng)作的好壞來(lái)不斷改進(jìn)運(yùn)動(dòng)方案，進(jìn)而幫助機(jī)器人找到環(huán)境中的最優(yōu)行動(dòng)路徑（圖5）。

圖5 強(qiáng)化學(xué)習(xí)工作原理

類(lèi)腦智能技術(shù)充分學(xué)習(xí)人腦的思維模式，從仿生角度努力尋求人工智能的突破。這一熱門(mén)學(xué)科前景誘人，應(yīng)用范圍廣闊。科學(xué)家們?cè)A(yù)言一個(gè)國(guó)家類(lèi)腦智能的發(fā)展水平將極大程度影響該國(guó)在軍事、工業(yè)等眾多行業(yè)的發(fā)展，因此類(lèi)腦智能技術(shù)的發(fā)展顯得尤為重要與急迫。同時(shí)，我們也承認(rèn)，這條探索之路道阻且長(zhǎng)，荊棘密布，眾多難題還在等著我們一一擊破?？晌覀儾粦?yīng)該迎難而上嗎？畢竟我們?cè)?jīng)向鳥(niǎo)學(xué)習(xí)發(fā)明了飛機(jī)，向魚(yú)學(xué)習(xí)發(fā)明了潛艇，如今向自己學(xué)習(xí)又有什么好膽怯的呢？

頂尖大學(xué)中的5個(gè)極具潛力的AI項(xiàng)目