新书推荐丨类脑计算
发布时间:2022-07-24

人脑如宇宙一般,瑰丽而浪漫,充满神秘感,是生物演化过程中的一个契机。然而,我们对自身脑的理解,并没有比对宇宙的理解更深。

当阿尔法狗每下一盘棋所需要的电费成本约为3000美元时,李世石只花费了一块牛排和一杯咖啡的代价。面对这样高达一万倍的功耗,我们需要进一步探索像人脑一样低功耗的高效的计算方式——类脑计算。

太阳发出的一个脉冲经过4.2年的跋涉在比邻星上引起了另一个脉冲,信号波形完全相同。整个宇宙是一个大脑,每颗恒星是一个神经元,神经元之间的通信通过脉冲来实现。

刘慈欣笔下的宇宙大脑,瑰丽而浪漫,充满神秘感。而我们对自身大脑的理解,并没有比对宇宙的理解更深。

阿尔法狗战胜了人类棋手,人类引以为傲的智慧巅峰被机器一个个征服。机器被赋予“智能”,并以“人工智能”命名。人工智能最终会超越人类吗?人类将何去何从?这不再仅仅是技术问题,而逐渐成为人们思考和热议的社会问题。

智能和思维的本质是什么?大脑的运行仍然如宇宙一般深邃与神秘。



“类脑计算”是人工智能的一个新阶段。人工智能已经取得了一些眼花缭乱的成果,然而也有学者认为,如果真正的智能是月亮的话,那么,目前我们只是爬到了树上,离月亮是近了点,但以当前的技术路线是爬不到月亮上面去的。类脑计算从字面上讲,就是模仿人脑或者生物脑的计算。当前人们研究的类脑计算采用更接近生物脑的脉冲神经网络,和刘慈欣笔下的宇宙大脑一样使用脉冲来传递信息。类脑计算,或者脉冲神经网络,会是登上“真智能”月亮的飞船吗?



本书的主体部分分为五章,以手指月,希望带大家了解类脑计算的粗浅概貌。

第一章带您进入类脑计算的世界。该章简单介绍人工智能和类脑计算的基本概念、生物脑的基本工作原理,并全景式描述当前各国的研究状况。

第二章讲述人工智能和神经网络。神经网络是人工智能的技术基础,随着脉冲神经网络成为第三代神经网络,其经历了怎样的发展历程呢?

第三章解析脉冲神经网络。该章介绍的内容包括脉冲神经网络的基本单元神经元的生物结构和功能,信息神经元的设计思路,突触的生物学原理和学习训练机制,脉冲神经网络的结构及其学习算法,等等。

第四章讨论类脑计算的实现。类脑计算可以在底层器件层面、硬件芯片层面、软件仿真器层面以及软硬件协同层面来实现。不同层面有不同的特点,每一个层面都吸引了大量的科研工作者去研究。我们期待着突破性进展的早日到来。

第五章介绍类脑计算的一些应用。这些应用包括:从最简单经典的手写数字识别,到能自动平衡行驶的自行车, 再到人工智能的“圣杯”——自动驾驶。与当前盛行的基于深度学习的人工智能不同,基于类脑计算的系统具有更简洁的网络、更低的功耗,甚至更好的网络可解释性。

本书由陈铭松、柴志雷、陈闻杰主笔,李子梅、张文胜、李佩琦、郁龚健、华夏参与了有关章节的编写。本书的目的在于展示类脑计算的各个方面,帮助读者对此建立初步的认知。我们试图使本书既具有基础性,又具有前沿性。虽然根据霍金的说法,一个公式会吓退一半的读者,但是我们仍旧难以抵挡公式的简洁性和严谨性的诱惑,还是放了不少在书中。作为补充,我们提供了一些图片,便于读者直观理解。

或许,类脑计算和脉冲神经网络仍然不是那个可以登月的飞船;又或许,它是莱特兄弟的飞机,虽然还离不开空气,但是已经脱离了地平线。路,还在前方。

神秘的智能世界,有待大家进一步探索。


来源:教育科学出版社


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