關(guān)于人工智能的炒作都是關(guān)于算法的。在機器學(xué)習領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的谷歌公司Deep Mind最近發(fā)表了一篇文章，其中描述了AlphaGo Zero如何從零開(kāi)始成為一個(gè)圍棋大師，其利用強化學(xué)習算法的先進(jìn)技術(shù)，擊敗了之前的所有版本。然而，盡管企業(yè)和組織為引進(jìn)算法設計和數據科學(xué)領(lǐng)域的頂尖人才而相互競爭，但真正的新聞并不是來(lái)自于比特世界，而是來(lái)自于電線(xiàn)、硅和電子行業(yè)：硬件又回來(lái)了！

摩爾定律的扁平化

首先，一個(gè)快速的歷史旅程：1958年，第一個(gè)集成電路包含了2個(gè)晶體管，體積相當大，覆蓋一平方厘米。到1971年，“摩爾定律”在集成芯片性能的指數級增長(cháng)中變得明顯；2300個(gè)晶體管在同一表面上，與以前一樣。到2014年，IBM P8處理器擁有多達42億個(gè)晶體管和16個(gè)核心，所有這些覆蓋在650平方毫米。在給定的硅片上，你能裝多少個(gè)晶體管是有一個(gè)自然的限制的，而且我們很快就會(huì )達到這個(gè)極限。

此外，機器學(xué)習應用，尤其是在模式識別（如理解語(yǔ)音、圖像等方面）需要大量的并行處理。當谷歌宣布其算法能夠識別貓的圖像時(shí)，他們沒(méi)有提到的是，它的軟件需要16000個(gè)處理器才能運行。如果你可以在云計算的服務(wù)器上運行你的算法，這不是什么大問(wèn)題，但如果你必須在一個(gè)移動(dòng)設備上運行這些算法呢？這正日益成為一個(gè)重要的行業(yè)需求。在終端上運行先進(jìn)的機器學(xué)習算法給用戶(hù)帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢，同時(shí)也解決了許多數據隱私問(wèn)題。想象一下，如果Siri不需要做云計算，就能夠處理智能手機硬件上的所有數據和算法。但是，如果你發(fā)現智能手機在幾分鐘通話(huà)或玩 Minecraft后變得太熱，你就等著(zhù)用手機來(lái)讓Siri變得真正個(gè)性化。

解決瓶頸問(wèn)題

設備變熱的原因，以及我們當前計算機硬件設計的主要問(wèn)題，是所謂的“馮諾依曼瓶頸”：經(jīng)典的計算機架構將數據處理與數據存儲分離開(kāi)來(lái)，這意味著(zhù)數據需要在計算過(guò)程中從一個(gè)地方轉移到另一個(gè)地方。并行度通過(guò)分解計算和分布處理來(lái)解決部分問(wèn)題，但你仍然需要在最后移動(dòng)數據，將所有的數據都轉換成期望的輸出。那么，如果有一種方法可以完全消除硬件瓶頸呢？如果處理和數據在同一個(gè)地方，無(wú)需移動(dòng)，也不會(huì )產(chǎn)生熱量或消耗那么多的能量，那會(huì )怎樣呢？畢竟，我們的大腦就是這樣工作的：我們沒(méi)有像計算機那樣處理數據和存儲數據的獨立區域，所有的事情都發(fā)生在我們的神經(jīng)元上。

英特爾神經(jīng)形態(tài)芯片Loihi

我們的大腦功能在人工智能研究中并不新鮮，我們已經(jīng)在利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行深度學(xué)習了。我們通過(guò)機器學(xué)習算法和并行處理來(lái)模擬神經(jīng)元的功能。但是，如果我們的計算機不像我們的大腦那樣運行，那該怎么辦呢？自20世紀70年代以來(lái)，人們就已經(jīng)設想出這樣一種方式：將大腦功能映射到硬件上，換句話(huà)說(shuō)，就是用硬件直接“繪制”大腦的結構。這種方法被稱(chēng)為“神經(jīng)形態(tài)計算”，目前終于開(kāi)始走向商業(yè)化。英特爾和高通等公司最近宣布，其將推出用于商業(yè)用途的神經(jīng)形態(tài)芯片（neuromorphic chips）。

神經(jīng)形態(tài)芯片可以用于A(yíng)I應用的終端，這的確是一個(gè)非常令人興奮的消息。不過(guò)，它們也有可能將機器智能提升到一個(gè)全新的水平。通過(guò)使用電子硬件而不是軟件來(lái)發(fā)展機器認知，我們或許能夠實(shí)現通用人工智能的夢(mèng)想，并創(chuàng )造出真正的智能系統。

量子：計算大爆炸

但是，計算真正的大爆炸并非來(lái)自于神經(jīng)形態(tài)芯片（盡管有巨大的潛力，最終可能只會(huì )有小眾應用），而是來(lái)自于量子物理學(xué)的應用。隨著(zhù)對快速計算的需求增加，我們解決真正困難問(wèn)題的雄心也在增加。如果我們能計算出排列一系列分子的最佳方式來(lái)開(kāi)發(fā)治療癌癥的方法呢？這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上是針對減少所有癌癥的研究，目前是由試錯法進(jìn)行的。經(jīng)典計算無(wú)法解決這樣的問(wèn)題：在經(jīng)過(guò)幾次迭代之后，參數的組合就會(huì )爆炸。量子計算有可能同時(shí)計算所有可能的組合，并在幾秒鐘內得出正確答案。有許多類(lèi)似的優(yōu)化問(wèn)題可以用量子計算解決。比如在復雜的業(yè)務(wù)中優(yōu)化資源配置，或者在經(jīng)濟中做出能夠支持最佳策略的預測，或者在密碼學(xué)中分解數字。

IBM的量子計算機

量子計算機正在快速發(fā)展：我們現在處于50量子位的水平。讓我們把這個(gè)數字寫(xiě)進(jìn)預先考慮的范圍。一臺32位的量子計算機可以處理40億個(gè)系數和265 GB的信息——你可能會(huì )說(shuō)，這并不令人印象深刻，因為你可以在幾秒鐘內在一臺筆記本電腦上運行類(lèi)似的程序。但一旦我們達到了64位的量子計算機極限，故事就會(huì )發(fā)生巨大的變化。這樣的計算機可以同時(shí)計算出互聯(lián)網(wǎng)上所有的信息，即74“艾字節”（十億GB）——這將需要數年時(shí)間才能在當前的超級計算機上完成。我們已經(jīng)非常接近了！然而，一旦我們開(kāi)發(fā)出了256位量子計算機，真正的游戲規則將會(huì )改變。這樣的計算機將能夠計算出宇宙中所有原子的數量，量子計算是宇宙計算，它對人類(lèi)文明的影響可能是巨大而深遠的。