迈向智能战争时代：认知计算机

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迈向智能战争时代：认知计算机

2015-12-09 13:44 来源： 科普中国


      是什么开启了现代战争的魔盒？那一定是计算机，从第一台计算机艾尼阿克登上历史舞台，计算机在短短几十年时间内飞速发展，计算能力和功能不断拓展，成为人类现代科技的核心，自然而然也成为军队系统的大脑。大到飞机导弹，小到狙击枪，都需要计算机辅助计算才能够实现精确指挥、控制、作战。有军事专家认为，信息化战争的下一代战争就是智能化，战场机器人运用微秒级能力进行判断识别，迅速发射武器摧毁目标，将现有军事系统效能提高几千倍，然而计算机发展在面对智能化战争时却遇到了不少困难。
冯·诺依曼结构与计算机能力的悖论
      计算机发展几十年，却依然没有离开最古老的计算机设计模式——冯·诺依曼结构。这种结构以运算器为核心，使用指令控制通过总线对输入输出设备、存储器进行控制，它的优点是善于解决串行问题和数学计算。但缺点在于存储器和运算器之间的数据传输交互受限于总线的能力，无法解决大型问题，能耗高且会编程困难。虽然目前有一些例如搜狗打字联想记忆之类的算法，但实际上整个计算机智商远未达到婴儿水平。有计算机专家估计，要达到婴儿水平，需要一座核电站的能耗。

冯·诺依曼结构示意图

人类大脑的启示
      要发展智能化，科学家们首先想到了模拟人类大脑制造计算机，人类大脑和传统计算机完全不同，其采取了网状分布的处理器和内存可自发沟通和学习，并且使用生物神经电子系统。2003年美国国防高级研究计划局信息技术办公室启动了“持久人格化认知助手”计划，致力于前期理论基础的研究，比如，建立模拟人类实际学习方法的算法，基于现实世界推理，自然语言和多种方式交流以及情景记忆的建立与运用，并将机器学习和情感认识结合起来。在取得了一定成果后，2008年，美国国防部高级研究计划局与IBM公司签订合同，启动了“神经自适应合成可拓展电子系统”项目。2011年，项目组生产出一个包含256神经元与250000突触的认知芯片。2012年6月，项目组实现了对认知芯片的计算功能测试，该项目组计划2017年生产出与猫智商相同的认知计算机。
认识计算机的超越
和传统计算机相比，认知计算机有以下优点：
1、体积小，能耗低
      科学家认为，第一台真正的认知计算机体积不超过0.002立方米，功耗不超过1KW，传统超级计算机则需要耗费一座核电站来实现同等能力。高性能的认知芯片采用纳米级半导体技术，模仿人类大脑突触组建，各个突触组建可进行虚拟编程传递信息。

目前的弹道导弹拦截系统在装配认知计算机后可以自主识别真假目标，使得导弹很难骗过拦截系统。

2、具有弹性
      认知计算机与传统计算机不同，采用了认知结构，其整体采用了仿生学制造，部分区域功能失效时，其他区域仍可有效工作。认知结构使认知计算机具备了可支持仿生学的连通性，层次结构性以及有火力的自组织行为，认知结构增强了仿生系统的分布性、非线性、贾少了固有噪声与缺陷产生。当认知计算机遭受攻击并受到一定损伤时，在认识架构下，可以进行损伤确认和重组，保障计算机的正常运行。
      传统计算机出现会经常出现各种错误，且出现概率很高，无法纠正，认知计算机在出现错误后便可进行记忆，以后自动纠正错误，甚至可以自主抵御病毒攻击。
3、具有高智能性
      可以进行空间导航、机器视觉、模式识别以及联系思考，并可基于基本证据进行假设，认知计算机可以和人一样思考，这就使其可以进行模糊数据处理，根据已知数据对未知事物进行定性判断。
      可以说，在认知计算机发展出来以后，人类战争必将进入无人化时代，谁率先占领了这个科技制高点，无疑将赢得未来战争的胜利。