呂騰波

仲亞楠

作為人工智能的開山鼻祖，艾倫·圖靈的諸多觀點(diǎn)即便經(jīng)過幾十載歲月洗禮，依舊閃耀著智慧的光芒。70余年前，他曾提出一個問題——“機(jī)器能夠思考嗎？”在當(dāng)時的科學(xué)界，此觀點(diǎn)猶如一塊驟然入水的礫石，激起了許多領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)家探索的浪花。當(dāng)爭議發(fā)酵得如火如荼時，他自己又在1950年發(fā)表的論文《計(jì)算機(jī)器和智能》中給出了斬釘截鐵的答案：能。

但是，機(jī)器的“思維”可能實(shí)現(xiàn)像人腦一樣嗎？這是一道人工智能技術(shù)發(fā)展至今都無法確定答案的難題，同時也被眾多相關(guān)學(xué)者設(shè)定為科研探索的終極目標(biāo)，蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院、納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授仲亞楠便是其中之一。眼下，踩在巨人的肩膀之上，他似乎找到了一條通往目的地的“新出路”，而鋪就這條道路的奠基石，還要從一個被定義為“憶阻器”的器件說起。

不同于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的數(shù)字元件只能表示“0”和“1”兩種狀態(tài)；憶阻器作為一種模擬器件，能夠記憶輸入信號的歷史信息，并將這些信息表示為連續(xù)的電導(dǎo)值狀態(tài)。這種特性與大腦中神經(jīng)突觸的行為極為相似，因此憶阻器也被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)未來類腦計(jì)算的基礎(chǔ)元件。最早提出憶阻器概念的人，是華裔科學(xué)家蔡少棠。當(dāng)仲亞楠在蘇州大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院求學(xué)并第一次接觸到相關(guān)概念時，瞬間就被其背后奧妙所吸引，并在往后十余年的時間始終將其貫穿于自己的學(xué)習(xí)、工作中。至今，這項(xiàng)探究仍在延續(xù)。

2019年，為開闊科研視野，仲亞楠走出母校，前往清華大學(xué)集成電路學(xué)院從事博士后研究工作，并順利加入清華大學(xué)微電子所、未來芯片技術(shù)高精尖創(chuàng)新中心教授錢鶴、吳華強(qiáng)團(tuán)隊(duì)。在那里，他接觸到了很多神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)相關(guān)的前沿研究，并開始了首個將憶阻器與儲備池計(jì)算相結(jié)合的課題，也意外開啟了一段“動心忍性”的“磨難時光”。

無論是憶阻器還是儲備池計(jì)算的提出，均不同于由馮·諾依曼架構(gòu)的傳統(tǒng)計(jì)算硬件系統(tǒng)，其致力于充分挖掘電子器件自身的物理特性作為計(jì)算資源，從而在硬件層面高效實(shí)現(xiàn)各種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。儲備池計(jì)算作為一種適用于高效處理時序信號的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以特有的記憶特性和易于硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)成為近年來類腦計(jì)算領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)。彼時，精專于此類研究的學(xué)者較其他領(lǐng)域而言還相對稀少，這就為仲亞楠等人課題的開展提出了首個挑戰(zhàn)。而新冠感染疫情的沖擊又迫使他們不得不將科研進(jìn)展放緩。迷茫帶來的心理壓力加上“天災(zāi)”的不可抗力，幾乎一度摧毀了仲亞楠的自信。慶幸的是，在導(dǎo)師唐建石的鼓勵、示范與指導(dǎo)下，他最終攻克了難關(guān)。其所在團(tuán)隊(duì)首次將單個動態(tài)憶阻器設(shè)計(jì)成為一個復(fù)雜的物理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了完整的儲備池功能，并在此基礎(chǔ)上提出了基于時分復(fù)用過程的多憶阻器并行儲備池計(jì)算硬件架構(gòu)；隨后團(tuán)隊(duì)又基于兩種不同類型的憶阻器構(gòu)建出了首個可以進(jìn)行實(shí)時信號處理的全模擬儲備池計(jì)算系統(tǒng)，其功耗相比現(xiàn)有的數(shù)字系統(tǒng)足足低了3個數(shù)量級。

2022年不過是仲亞楠從清華大學(xué)回歸母校的第一個年頭，但他卻已經(jīng)成功獲批國家自然科學(xué)基金青年基金的支持，更在12月18日舉行的中國新銳科技論壇上摘得“中國新銳科技人物閃耀潛力獎”的桂冠。未來，他表示將繼續(xù)在提高計(jì)算效率同時降低功耗的類腦計(jì)算領(lǐng)域突破自己?！皺C(jī)器究竟能不能像人一樣思考？我期待未來某天人類能夠揭秘這個問題?！敝賮嗛f。