文/陈根

人机混合物真的诞生了？

12月12日，《自然·电子学》杂志发表了一项非常震撼的研究，这项研究中，来自印第安纳大学伯明顿分校、佛罗里达大学的一个联合团队竟然把电子硬件和大脑类器官组合在一起，构成了一个机器和生物混合的计算系统——Brainoware。而这个计算系统居然真的可以执行一些像语音识别和非线性方程预测这样的计算任务。不仅如此，这个计算系统还能够灵活地在电刺激反应中进行变化和重组。具体是怎么回事呢？

我们先来了解下这个机器和生物类器官的混合系统到底是怎么运作的。

简单来说，就是研究人员受到人脑结构功能的启发，先是培育出了大脑类器官。这种类器官的特点，就是集合了不同类型的脑细胞，包括早期阶段和成熟的神经元，以及早期类脑结构（如脑室区）的发育，这样一个类脑结构就可以形成、发挥和维持我们的神经网络功能。随后，研究人员就把这个类脑器官放到一个特殊的环境中，通过电刺激，这个类脑结构就可以收到一些输入信号。然后，通过神经活动，它又可以生成一些输出信号。

不仅如此，研究团队还把这个类脑器官和一个被称为“储备池计算”的电子神经网络相结合。这个储备池计算可以根据一系列输入信号，捕捉并记住信息。而在输入和输出的两端，研究团队使用了一些普通的计算硬件。

就是这样，研究人员把一个生物的类脑器官和普通的计算硬件给结合在了一起，并且还能执行一些计算任务。比如，在实验中，混合计算系统需要从一个库里的8个男性发音者中识别一个人的日语元音，在研究人员对这个混合系统训练之后，这个混合系统能够达到约78%的准确度。

其实，早在今年2月，就有科学家做过类似的设想，就是在生物脑上，实现计算机的计算。我们都知道，人工智能的诞生其实就是受到了人脑启发。比如，人工智能的深度学习就像生物神经大脑的工作机理一样，通过合适的矩阵数量，多层组织链接一起，形成神经网络“大脑”进行精准复杂的处理。深度学习的出现，让图像、语音等感知类问题取得了真正意义上的突破。

不可否认，模拟人脑机制的人工智能今天获得了前所未有的成功，但是，尽管如此，今天，人脑在许多方面仍优于机器，尤其是在能耗方面。比如，以人工智能（AI）硬件为驱动的人工神经网络需要约 800 万瓦的能量，而人脑只需要约 20 瓦。人脑之所以能做到这么小的能耗，得益于人脑的特殊结构，作为人类的“指挥中心”，人脑约有 2000 亿个细胞，并通过数万亿个纳米大小的突触相互连接。

而此次研究团队做出的机器和生物类脑的混合计算系统，其实就是想要进一步的实现这个设想。因为这一设想许诺的未来前景，不仅是人工智能将获得计算的飞跃，还能倒回来为我们进一步了解大脑提供更多的信息。通过对类脑的深入研究，科学家就可以更好地了解疾病的原因并确定可能的治疗方法。

       原文标题 : 陈根：机器硬件+生物类脑，人机混合物真的诞生了？