用“蜜蜂智能逆向工程”打造的新AI
比超大规模AI便宜数千倍
却更适合高效应用于工业界

人工智能(AI)科学家的目标大多最终归结为“像人一样的机器”。OpenAI、Google DeepMind 等知名人工智能研究公司竞相研发的“通用人工智能”,归根结底也是为了打造一种既类似人类又能超越人类的机器智能。


蜜蜂。[图片来源=Pexels 提供]

蜜蜂。[图片来源=Pexels 提供]

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但也有发明家从完全不同的地方汲取灵感。人工智能真的非要追上人类智能不可吗?一种更轻量、更便宜、而且非常实用的“昆虫智能”,也可以成为替代方案。


奔向“100万亿参数”人工智能的大型科技公司

目前人工智能(AI)以“人类大脑”水平为目标。Pixabay供图

目前人工智能(AI)以“人类大脑”水平为目标。Pixabay供图

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当今众多人工智能技术都以“人类大脑”为目标。我们的大脑由860亿个神经元组成,每个神经元上都连接着负责信息传递的“突触”。人脑中的突触总量高达100万亿个。


在人工智能神经网络中,参数(Parameter)起到类似突触的作用。迄今为止,高性能人工智能为了追赶人类智能,一直在尽可能增加参数数量。其中最新的人工智能模型拥有的参数规模已经达到“万亿级”。


然而,人工智能规模呈指数级扩张的同时,训练和推理成本也随之水涨船高。需要在数据中心集成的高性能处理器数量不断增加,电力和散热管理成本也随之攀升。如今,人工智能数据中心消耗的电力和占用的土地成本,已经让世界多地颇为头疼。


人工智能一定非得是超大模型吗?“昆虫”也足够

但是,人工智能真的必须达到“人类的智力水平”吗?在人类所处的地球生物圈中,人属于高度复杂的存在。我们不仅能进行狩猎和繁殖,还擅长构建复杂的社会关系,并进行抽象思维。如果眼下我们真正需要的机器人,仅仅是实现某些劳动环节的自动化,那么人工智能其实并不一定要追上人类。


Optelran以蜜蜂等小型昆虫的智力水平为目标开发了人工智能模型。Optelran官网供图

Optelran以蜜蜂等小型昆虫的智力水平为目标开发了人工智能模型。Optelran官网供图

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正因如此,有人把关注点从“人类智能”转向了“昆虫智能”。2020年诞生于英国谢菲尔德大学的初创企业 Opteran 就是典型案例。这家公司是全球首家通过对蜜蜂大脑进行“逆向工程”,并将其应用于自动驾驶无人机的企业。


如前所述,人类的大脑拥有860亿个神经元,而蜜蜂的大脑只有区区100万个。与人类相比,这样的脑容量极其原始,但蜜蜂却能在复杂环境中选定自己想要的目标,还具备回到巢穴的“归巢本能”。


也就是说,只要造出达到蜜蜂水平的人工智能,就足以满足产业界的大部分需求。因此,如果能够用计算机实现昆虫大脑的运作原理,构建和部署人工智能的成本就可以降低上千倍。


结构比人简单,却更加敏捷的昆虫

“昆虫智能”的优势并不仅仅在于成本。前文提到的“用视觉筛选出自己想要的目标并识别其位置的能力”,在当下计算机视觉研究中,属于炙手可热的“SLAM(同时定位与地图构建)”范畴。这一技术从自动驾驶汽车到扫地机器人,都在广泛移植应用。


传统的 SLAM 依赖昂贵的高端传感器,对周围环境进行“高分辨率地图化”,然后在该地图中利用人工智能识别自身位置并规划路径。无论是硬件,还是训练所需的数据集规模以及人工智能模型本身的体量,都是负担极重的高性能方案。


SLAM建图示例。利用传感器将机器人周围环境构建为三维地图。该过程本身十分复杂,并且需要学习海量数据。图片来源 YouTube截图提供

SLAM建图示例。利用传感器将机器人周围环境构建为三维地图。该过程本身十分复杂,并且需要学习海量数据。图片来源 YouTube截图提供

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但 Opteran 开发的蜜蜂智能,比 SLAM 小得多,却能实现类似的性能,因此要敏捷得多。搭载 SLAM 的机器人因为要处理庞大的软件,行动会受到限制,“反应速度”自然下降。而蜜蜂智能的体量更小、结构更简单,因此可以实现即时反应。它更适合随时可能发生突发状况的狭窄物流中心或工厂内部环境。


对自然进行逆向工程:基础科学展现的价值

蜜蜂智能展现出的是,生态系统在数亿年演化中形成的“自然算法”所具有的高效性。昆虫们依靠比镊子还小的大脑,就能充分完成几乎所有生存所需的行为。


此外,昆虫智能也是一个提醒人们“基础科学”在开辟新产业领域时有多重要的案例。Opteran 起步于谢菲尔德大学计算机工程系的一个独特项目。研究团队花了10年时间探究昆虫如何对世界的刺激作出反应,其成果是将昆虫大脑的信息处理过程,成功模拟到计算机上。



创新往往始于微小的好奇心。Opteran 首席执行官 David Rajan 在接受工程专业媒体《The Engineer》采访时表示:“如果你想看到最前沿的自主性,不该去硅谷,而应该走进花园。”这正是他作出这番表述的原因。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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