漫威電影中的智能大腦

王元卓??中國科學院計算技術研究所

陸? ?源? ?北京科技大學

崔原豪? ?北京郵電大學

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科幻電影通常以科學為基礎展開敘事，以合理的科學推理推動精彩的故事場景。因此科幻電影大多發生在未來，而常見的主題往往是太空飛船、機器人、時空穿越，以及人工智能等。

從2008年的《鋼鐵俠》開始，漫威宇宙給我們帶來了20多部經典的漫威電影，介紹了美國隊長、綠巨人、蜘蛛俠、雷神等幾十位超級英雄。相信許多觀眾跟我一樣喜歡鋼鐵俠，鋼鐵俠的戰甲在漫威電影中是科技感的體現，擁有不可動搖的地位。從第一部《鋼鐵俠》開始出現的Mark1戰甲，到《復仇者聯盟4》中的納米戰甲2.0，每一代新戰甲都驚艷了觀眾，當然，還有它的前后4代智能大腦系統，如圖1所示。

圖1???《鋼鐵俠》中的智能管家

智能管家“賈維斯”最早出現在2008年第一部《鋼鐵俠》電影里，他的主要作用是為鋼鐵俠托尼提供生活上的幫助、收集信息和反饋信息。賈維斯并不會直接為托尼在戰爭中提供實質性的幫助，它更像一個全能的情報和信息處理中心。雖然賈維斯沒有固定形象，但這不妨礙它成為鋼鐵俠最經典的一款智能大腦系統。Meta（原Facebook）CEO馬克·扎克伯格就曾經用150個小時制作出一個能進行簡單生活管理的智能大腦賈維斯，它可以根據個人喜好播放音樂、為訪客開門、烤吐司片，或者只進行工作學習日程提醒等基本的智能互動。

在電影《復仇者聯盟2：奧創紀元》中，賈維斯成為幻視之后，鋼鐵俠啟用了第二套人工智能作戰系統——星期五。星期五不僅繼承了賈維斯的管家模式，在作戰上也有了極大的升級。在電影《美國隊長3：內戰》中，星期五可以自助掃描美國隊長的作戰模式，模擬對戰方案，這使得美國隊長處處受制。

第三套智能大腦系統維羅妮卡是專屬于反浩克裝甲的一套作戰系統，只要啟動維羅妮卡，反浩克裝甲就會從專屬地球軌道衛星中脫離。據導演韋登所說，維羅妮卡的靈感來自美國漫畫《阿爾奇》。高富帥阿爾奇有兩個存在感情糾葛的女友，一個叫維羅妮卡，另一個叫貝蒂。而綠巨人班納之前的愛人就叫貝蒂，因此為了打敗班納而制造的裝甲就被叫作維羅妮卡。

伊迪絲可以說是所有智能大腦系統中最完善的一套了。作為托尼留給蜘蛛俠彼得·帕克的遺產，伊迪絲最早出現在電影《蜘蛛俠：英雄遠征》中。她可以操控無人機作戰以保護使用者，以及反饋信息情報等，這些功能幾乎整合了前面版本所有的優勢，在戰爭中起到了決定性的作用。在這個名字里，托尼也藏了一句話：“Even dead，I’m the hero”，翻譯過來就是“盡管我死了，但我仍是英雄”。

講了很多鋼鐵俠中的智能大腦系統，很多人覺得這些技術就在我們眼前，其實并不是。一個能力強大的“智能大腦”涉及從大數據的感知到知識圖譜的構建，從存儲管理到分析挖掘，從各種智能模型再到便捷人機交互的全面支持，我們目前的科技水平離科幻電影還有較大的距離。當然，未來如果真的能實現完善的智能大腦系統，如圖2所示，我們可以根據現有技術做一些簡單的猜測。

圖2 ??智能大腦講解圖（選自《科幻電影中的科學：科學家奶爸的AI手繪》）

首先，比較完善的智能大腦系統要有對外界大數據的感知能力。對于具有智能的計算設備，它的任務執行和知識學習都離不開大數據處理。而大數據的感知與獲取主要通過互聯網和智能物聯網兩個途徑來實現。在萬物互聯的時代，人們預測，到2025年全世界物端連接設備將達到754億臺，大約是2015年的5倍。全世界在互聯網上每天有50億次在線搜索。2025年全世界每年產生的數據將從2018年的33 ZB增長到175 ZB。那么175 ZB的數據到底有多大呢？1 ZB相當于1.1萬億GB，如果把175 ZB全部存在DVD光盤中，那么DV D光盤疊加起來的高度將是地球和月球距離的23倍（月球距離地球最近距離約為39.3萬千米），或者繞地球222圈（一圈約為4萬千米）。如果按平均網速25 Mbit/s計算，一個人下載完這175 ZB的數據需要18億年。

這些大數據通常體量大、變化快、模態多樣、價值利用率低，讓它們產生大價值的一個關鍵環節就是知識抽取，也就是把大數據轉化成結構化的知識。這一步驟，我們通常使用一種叫作“知識圖譜”的技術來完成。我們平常傳輸的數據大部分只是信息，是一種外部的客觀事實。而知識，通常是對外部客觀規律的歸納和總結。知識圖譜本質上是一種揭示知識實體之間關系的語義網絡。

為了完成大數據處理，我們需要用到很多類似知識圖譜的前沿計算機技術，我們通常將這些用來做數據處理的軟件系統和相關算法叫作大數據處理引擎。它可以集數據采集、集成、加工、建模、服務等能力于一體，可以覆蓋大數據全生命周期的數據處理能力，從而為各類業務提供全流程、全方位的支撐。現在，先進的大數據引擎通過圖結構數據壓縮和輕量級并行處理技術，可以實現十億級規模數據查詢的秒級響應。

在擁有數據和領域知識的基礎上，就要針對不同的應用類型選擇適合的計算機。比如復雜的科學計算最要緊的是計算速度，這就需要選擇高性能計算機，實現“算得快”的目標。而高性能計算機主要適用于任務單一、負載變化不頻繁、單個任務計算量大，以及計算局部性好的科學與工程計算類應用。

再比如互聯網大數據等應用最要緊的問題是大量用戶群體帶來的高并發量，需要系統能夠保證在特定時間內同時處理很多數據請求，這就需要使用高通量計算機來實現“算得多”的目標。高通量計算機的核心特點是保障整體計算過程的并發性、實時性和確定性。

如果是大量智能應用場景，就需要能夠實現“算得更聰明”的設備，這類計算機通常被叫作智能計算機，針對不同的應用場景，其可以讓人們的決策和反應更快、更準。在智能計算設備上，需要搭載智能芯片，與通用芯片相比，智能芯片可以更高效地支持智能處理任務。比如AI芯片在圖像識別、自動翻譯、視頻分析等智能任務上，比傳統芯片速度快100倍，而耗電量卻只有傳統芯片的1%。

在這些不同特點的計算機上可以運行以深度學習為代表的智能計算模型，使人臉識別、生物信息計算、人機交互、機器翻譯、知識計算、信息檢索等智能計算技術，以及人工智能從科幻電影走向現實。

在經典的科幻電影中，人工智能可能是最激動人心的體驗，這種技術的視覺展現甚至可能超過電影本身，升華電影內核。人類對人工智能的夢想從未停止過。我們也在等待人工智能發展帶來的更多便利。雖然還有很長的路要走，但是我們相信，就像電影中無數次描繪的那樣，隨著人工智能的發展，越來越多的人工智能產品將出現在我們的生活中。或許終有一天，我們能與人工智能培養真實情感，與之和諧共存。

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總結

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