神經計算機綜述
簡介
神經計算機(neural computer)
電子計算機的發展已經進入了第六代,這種發展可能僅僅是剛起步,前途沒有止境。
人腦有約有1000億神經元及1000萬億多神經鍵,每個神經元都與數千個神經元交叉相聯,它的作用都相當於一台微型電腦。人腦總體運行速度相當於每秒1000萬億次的電腦功能。用許多微處理機模仿人腦的神經元結構,採用大量的並行分散式網路就構成了神經電腦。神經電腦除有許多處理器外,還有類似神經的節點,每個節點與許多點相連。若把每一步運算分配給每台微處理器。它們同時運算,其信息處理速度和智慧型會大大提高。
神經電子計算機的信息不是存在存儲器中,而是存儲在神經元之間的聯絡網中。若有節點斷裂,電腦仍有重建資料的能力,它還具有聯想記憶,視覺和聲音識別能力。
神經計算機運用
日本科學家已開發出神經電子計算機的大規模積體電路晶片,在1.5厘米正方的矽片上可設備400個神經元和40000個神經鍵,這種晶片能實現每秒2億次的運算速度。1990年,日本理光公司宣布研製出一種具有學習功能的大規模積體電路“神經LST”。這是依照人腦的神經細胞研製成功的一種晶片。它利用生物的神經信息傳送方式,在一塊晶片上載有一個神經元,然後把所有晶片連線起來,形成神經網路。它處理信息的速度為每秒90億次。
富士通研究所開發的神經電子計算機,每秒更新數據速度近千億次。日本電氣公司推出一種神經網路聲音識別系統,能夠識別出任何人的聲音,正確率達99.8%。
美國研究出左腦和右腦兩個神經塊連線而成的神經電子計算機。右腦為經驗功能部分,有1萬多個神經元,適於圖像識別:左腦為識別功能部分,含有100萬個神經元,用於存儲單詞和語法規則。
現在,紐約,邁阿密和倫敦的飛機場已經用神經電腦來檢查爆炸物,每小時可查600—700件行李,檢出率為95%,誤差率為2%。神經電子計算機將會廣泛套用於各領域。它能識別文字,符號,圖形,語言以及聲納和雷達收到的信號,判讀支票,對市場進行估計,分析新產品,進行醫學診斷,控制智慧型機器人,實現汽車和飛行器的自動駕駛,發展,識別軍事目標,進行智慧型決策和智慧型指揮等。
神經計算機的優點和設備實現
神經計算機的優點
在矽片上模擬人的大腦,雖然最終的神經細胞只有螞蟻的思考水準,但總算邁出了機器生命的第一步。
有人把大腦比作顱腔里裝著的一碗粥,一碗重約3斤的粥,它消耗了攝入氧氣的20%還造就了人類獨有的燦爛文明。當然,這碗粥究竟是怎么工作的,一直是個謎。
18世紀以來,人們更願意認為大腦是一台精密儀器。大腦擁有100億個以上的神經細胞,它們之間的連線可能會超過1000萬億個。這種複雜程度超出了人類目前的技術水平,以至於有人說:“如果人的大腦簡單得能夠讓人理解,那么人一定會愚蠢到不能理解自己的大腦。”
這么說未免有些悲觀。如果僅需要運算,不一定非得靠大腦。20世紀50年代的人工智慧就有思考的能力,以至於電子計算機的奠基者之一阿蘭·圖靈樂觀地預測,當人類邁進21世紀的時候,計算機應該就具有了和人相當的智慧型。當然這句話現在看起來更像痴人說夢,雖然IBM計算機“更深的藍”早在1997年就戰勝了人類的西洋棋世界冠軍,但那台機器腦袋依然只能憑藉龐大的存儲和飛速的計算,而非真正意義上的思考。
計算機現在已經以人類遠遠不能企及的速度和精確性,實現了原本屬於人類思維領域的大量任務,從最複雜的計算到最逼真的模擬,甚至到“寫詩”和“作曲”。
神經計算機的設備實現
目前,研製和建立神經計算機所採用的主要方法,有以下三種:首先是應用程式,基本做法是在傳統計算機上,用程式對神經計算機進行模擬,為展開這樣的研究,多半採用個人計算機。文中報導了研製這一類計算機的一系列公司。第二種方法是程式——設備方法,這種情況下,神經計算機作為雙處理機,這種方法主要是在個人計算上來實現的。文中列舉了進行這樣研製工作的一系列美國公司和日本公司的有關數據。第三種方法是設備方法,這時採用電子模擬的,光和光電型並列神經計算機結構。很多公司為此研製超大規模積體電路。介紹了從事這領域研究的一系列公司及其他們所生產的產品的一般特性。對數位化的類似於神經處理機的研製予以特別重視。