机器人云端大脑

编者按：日前，国际著名媒体《科学美国人》刊载了一篇题为“机器人云端大脑”的深度报道，文章作者黄晓庆指出：突破传统大脑局限，机器人将远程共享同一个“大脑”。

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尽管人工智能（AI）和机器人技术取得了快速发展和大量投资，我们仍无法在机器人的身体上植入一个仿人类大脑。这实际上是一个物理的极限，无论是现在还是可预见的未来，都难以实现。

人脑由复杂的生物电路组成，它集成了约1000亿个互连的神经元，而其重量仅为1.5千克左右（约3.5磅），耗电约40瓦。如果运用当今最先进的芯片数字技术来打造一个集成如此多神经元的“机器大脑”，我们将需要一台重量和耗电量超出人脑100万倍的计算机，其耗电程度相当于一个中型城市10万户家庭的用电量。

为什么会有如此大的差异呢？这是因为人脑回路通过钠离子导电，测得电流为皮安级(10-9 A)，而计算机电路通过电子导电，测得电流为微安级(10-6 A)。功率与电流的平方成正比，即P = I2R，因此两者之间耗电量存在百万倍的差异。

然而与离子相比，电子小得多也轻得多，传输速度要快100万倍。因此，如果能打造一个电子大脑，就可能实现比人脑快100万倍的速度，让数百万机器人共享这个庞大的“大脑”。

既然人脑相似的智能不能放在机器人里面，那么能否通过外部手段让机器人拥有大脑呢？幸运的是，这一点不仅是可能的，而且是时代发展的必然产物。云计算和移动通信技术就是背后的推动力，前者提供智能平台，后者确保连通性。

我们可以将数千台服务器聚集起来，组成一个复杂度堪比人脑的巨型云计算平台。AI技术的最新发展已经达到甚至在许多情况下超过人脑的水平。如果没有了重量和耗电增加的限制，打造出一个可为智能机器人共享的云端大脑将指日可待。数百万机器人将可以共享这一云端大脑，并且共同进行训练和学习。

借助云端智能平台，移动网络可以同时连接许多机器人。人脑通过神经系统与人体其他系统相连。与电子电路相比，这一系统的传输速度是相当缓慢的，大脑信号传输到人体不同肌肉和器官需要50到300毫秒。视觉是大脑反应最快的活动，视觉信号从眼睛传到大脑也有约30毫秒延迟。相比之下，在大脑向身体发出信号所需的时间内，基于光学（光纤）和电磁波技术的现代通信网络已经可以将信息传输到数万公里之外。如今的4G LTE移动网络每秒可向数千公里外传输数兆的信号，延迟小于100毫秒。这种速度足以满足人体级感知和机械控制的要求。即将到来的5G移动标准还会将这一性能和规模提升100倍！因此，移动通信网络将成为连接云端大脑与机器人躯体的神经系统。

在计算速度方面，人脑的工作频率在500到1000赫兹之间，而当今的计算机可以工作在数千兆赫兹，比人脑快了10万倍！因此，虽然人脑具备体积小、重量轻、功耗低的优势，其工作效率和传输速度都低于现有的移动网络。未来网络的运行速度将超出人类可处理范围，我们可以认为这些未来网络的构建并非为人类服务，而是为我们手下的机器人服务。机器人的视觉、语言、分析等能力都将依靠云中已有的智能技术实现。

除了仿人智能和连接问题，我们还有其他的重要难题需要攻克，其中最重要的就是安全性问题。要实现基于云连接的机器人，必须要确保超高的安全性。必须让用户确信其机器人在任何时刻都处于完整授权的控制之下。一旦控制权受损，必须立即检测到并禁用机器人。

高度智能的云机器人将在不久的未来成为人类世界的成员。移动网络将帮助机器人获得类似于人类交互的能力，科学家和工程师已经在这方面取得了许多进展，然而我们即将创造的机器人云端大脑将成为最令人激动的行业里程碑。

作者简介

黄晓庆是一名极具创造力的科学家，他开拓了人类网络发展过程中的多个里程碑，例如用软件定义的移动网络和IPTV。他是全球信息基础设施委员会（GIIC）的委员，达闼科技（全球首家云端智能机器人运营商）的创始人，曾任中国移动研究院院长。