蜻蜓大脑能怎样启示计算机设计?(2)

2024-06-16 来源:飞速影视
但是,人工神经网络真的需要大且复杂才能有用吗?我相信并非如此。为了在短期内获取神经仿生计算机的收益,我们必须在简单和复杂之间取得平衡。
这让我把目光放回到了蜻蜓,这种动物的大脑可以为某些应用提供恰到好处的平衡。
如果你曾遇到过蜻蜓,那么你就知道这些美丽生物的飞行速度有多快,你也见过它们在空中有多么敏捷。也许不经意的观察难以看出它们出色的猎捕能力:蜻蜓捕获猎物的成功率超过95%,一天能吃掉几千只蚊子。
蜻蜓超凡的身体当然也不能忽视。几十年来,美国各机构一直在试验仿生蜻蜓无人侦察机。现在是时候把注意力转向控制这种小型狩猎机器的大脑了。
虽然蜻蜓可能不会玩围棋这样的策略游戏,但为了拦截晚餐,它会瞄准猎物当前位置的前方,这确实展现出了一种策略能力。这需要执行非常快的计算——蜻蜓通常只需要50毫秒就能开始转向,对猎物的动作做出反应。与此同时,它会调整头部和身体之间的角度,这样它就知道哪只翅膀该更快地振动,从而转到猎物前方。它还会跟踪调整自己的运动,因为当蜻蜓转向时,猎物似乎也将动起来。
单个神经元统合全部输入所需要的时间(称为膜时间常数)通常超过10毫秒,可想而知蜻蜓的大脑要完成的是一个多么卓越的壮举。如果把眼睛处理视觉信息和肌肉产生运动所需力的时间也考虑在内,这些时间可能只够三四层神经元依次将输入统合起来并传递信息。

蜻蜓大脑能怎样启示计算机设计?


我能建立一个像蜻蜓拦截系统那样的神经网络吗?我还想知道这种仿生神经系统的用途。我在桑迪亚国家实验室立刻考虑到了国防应用,比如导弹防御,设想未来的导弹机载系统在不影响导弹的重量或功耗的条件下,能够快速计算拦截轨道。除此以外还有民用应用。
比如,控制自动驾驶汽车的算法可能会变得更加高效,不再需要一大堆计算设备。如果蜻蜓仿生系统能够计算和绘制出拦截轨道,或许自主无人机也可以利用它来避免碰撞。如果计算机能做成蜻蜓大脑那么大(约6立方毫米),那么,驱虫剂和蚊帐有朝一日也将成为历史,取而代之的是微型杀虫无人机!
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