现实版神盾局:解密美国的科技大脑——DARPA

2019-01-09 11:04:43 太阳能发电网
如今你所熟悉的互联网、GPS、无人机、人工智能技术……都出自于这个神秘的机构DARPA(美国国防部高级研究计划局)。

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  网络战争


  如今我们使用的互联网,前身叫做“阿帕网”。“阿帕”,即为当时高级研究计划局的缩写ARPA。这个改变世界的发明,源于五角大楼对军事指挥的需求。


  1962年的古巴导弹危机,可能是人类历史上距离全面核战争最近的一次事件。这一年,心理学家J·C·R·利克里德离开麻省理工学院,加入DARPA。DARPA聘用利克里德的初衷,是要建立一个名为“C2”的核武器指挥系统。当时的情况是,如果爆发核战争,总统只能依靠办公室的一部红色座机电话指挥反击。而如果苏联人的核导弹已经来袭,光拨号码就需要浪费掉几秒钟的时间,显然是来不及的。


  跨界的科学家常常具有创造性解决问题的思维。作为一名研究“人类听觉神经系统”的心理声学家,利克里德从模拟人类大脑的运行方式中找到了答案。要让指挥命令更快速地下达,首先就必须将控制武器的计算机联网,共同组成一张“超级大脑”。


  在那个计算机运算能力还不如今天一部计算器,体积却有一座房子大小的年代,这个想法无疑是破天荒的。但利克里德坚持相信,计算机终有一天会成为人类的“电子助手”,具备“回答问题、仿真建模、图标演示、举一反三”的能力。协助人类完成更多的“机械性工作”。


  利克里德还构想了一幅“未来图书馆”的画面。“人们坐在家里的台式电脑前,就可以远程阅读图书馆里的所有书籍”。这个现在早已实现的场景,在60年代初期人们的眼中,就如同对未来世界的幻想一样,疯狂且大胆。


  在利克里德抵达DARPA六个月后,写下了一份备忘录,文中提出,建立一种“星型拓扑网络”,来解决计算机之间联网的问题。它让无数台计算机连接成一个庞大的多用户系统,可以跨平台收集信息并进行整合。这份备忘录,日后被称为“数字革命的第一颗种子”。


  DARPA对这种革命性的思考方式极为感兴趣。在利克里德担任DARPA信息处理技术处处长期间,整个美国计算机科学领域研究的70%由DARPA赞助,结果DARPA不仅成为网络诞生地,同样也是电脑图形、平行过程、计算机模拟飞行等重要成果的诞生地。


  1965年,利克里德离开了DARPA,离开之前,他说服了自己的两位继任者——年仅26岁的伊凡·苏泽兰和33岁的鲍勃·泰勒,让他们同时相信“网络”概念的重要性。泰勒就任后,找到当时DARPA的主任查尔斯·赫兹菲尔德申请启动资金,用来尝试在四台不同的大学计算机之间建立连接。赫兹菲尔德当场提出一个非常关键的问题:


  “四台计算机连接在一起,如果其中一台出问题,是否整个网络都会崩溃?”


  思维敏捷的泰勒立刻回答:“应该不会,可以在这个系统中植入网络冗余的概念,如果一个节点失灵,在网络中游走的信息就会另择通道。”


  这次仅20分钟的会谈,可能是互联网早期发展史上最重要的一次谈话。不止是谈妥了全球互联网技术的第一笔天使投资。更重要的是,奠定了互联网最关键的底层技术逻辑——直到今天,没有任何一个组织、政权能够完全占领或者控制互联网。

 

 


最早联网的四台计算机最早联网的四台计算机


  1967年,在鲍勃·泰勒的力邀下,拉里·罗伯茨来到DARPA,着手筹建“分布式网络”。到1972年,阿帕网已经拥有包括五角大楼在内的24个节点。连接这些节点的主要负责人之一名叫罗伯特・卡恩。日后他与另一位DARPA的程序管理员温特·瑟夫一起,发明了可以让新加入的节点也能同样与旧节点交流的通用语言——TCP/IP协议。罗伯特・卡恩、温特·瑟夫、拉里·罗伯茨、鲍勃·泰勒这一串星光熠熠的名字,后来被世人统称为“互联网之父”。


  与互联网研究几乎同时起步的,是关于人工智能(AI)的研究。与互联网研究的初衷一样,人工智能研究课题的提出,同样是基于对不断提高计算机应用能力的突破性创新。


  20世纪60年代初期,DARPA在MAC计划中尝试加入电脑分时操作技术,开启了最初的人工智能技术研究。而人工智能作为一个单独的研究项目列入DARPA预算,则是到60年代末的事。发展到20世纪70年代中期,DARPA已经成为美国人工智能研究的主要支持者,并推动了人工智能技术的实际应用,如自动语音识别和图像理解。20世纪70年代末,人工智能得到更广泛的应用,并在一些军事系统上得到应用。


  DARPA选择的资助对象,主要是斯坦福和麻省理工学院两所高校。这两所美国顶尖的理工科高校,日后成为世界人工智能和机器人研究的主要发源地。DARPA不仅支持知识表达、问题解决、自然语言结构等技术的基础研究,也支持专家系统、自动编程、机器人技术和计算机视觉等方面的应用研究。[5]


  由于人工智能研究涉及科目诸多,且需要大量算法的积累和硬件的突破,发展远远不如互联网迅速。人工智能的研究,在DARPA信息处理技术处的优先级排位里也并不算高,发展至今也是一路坎坷。


  与DARPA人工智能的研究密不可分的,是机器人的研究。研究的目的很简单,同样是为了未来战争。日后我们常常在好莱坞科幻电影中看到人类战士穿戴的各种高科技机甲,和那些与他们并肩作战的机器人,大多都有其现实的版本。


  20世纪80年代,日本在计算机科学领域的飞速发展,让美国人感觉到了从东半球而来的威胁。1983年,DARPA成立战略计算项目(SCI),以此提高所有计算和信息处理领域的优势。人工智能成为战略计算项目的一个基本组成部分。


  DARPA想建一张能在战争中自主决策的网。在DARPA的日志里,是这样描述这项计划的:


  “武器速度和攻击范围的增加加快了战争的节奏,具有固定计算逻辑的计算机愈发无法适应战场决策的需要。这种情况下,领导人和决策者将被迫依赖人的判断。因此我们需要能够应对这种多变的、不可预测的战争情况的计算技术。而能够在量子水平进行计算的计算机是解决这一问题的唯一途径。”


  一年之后,施瓦辛格主演的《终结者》在好莱坞上映,全世界的观众都从电影院里看到了那张差点毁灭地球的“天网”。


1984年全球上映的《终结者》1984年全球上映的《终结者》


  这张现实版本的“天网”并没有建成,1993年,这项耗资10亿美元的计划最终停止。DARPA的结论是:我们还远远没达到SCI计划的技术水平。


  不管电影是否放大了人类对计算机的恐慌,将人工智能和机器人用于未来战争,都是DARPA从来没有停止的探索。或许是《终结者》给DARPA研究人员带来了更多的灵感。电影上映一年后,DARPA人工智能的研究(包括杀手机器人)成为战术技术办公室(TTO)聪明武器项目(SWP)的一部分。


  1999年,DARPA在计算机和通信项目下,设置了智能系统和软件技术的研究科目,目的是为了研制一种能够主动、自主为战士提供各类辅助信息的人工智能系统。


  进入21世纪后,DARPA开始大力资助机器学习的项目。希望让机器不仅仅能简单模仿人的行为,还能够像人一样自主学习。


  2000年之后,DARPA开始研制通过对话进行人机交互(HCI)的系统,该系统能从与不同人的对话中学习经验,提供个性化的服务。现在天天陪伴我们生活的苹果Siri、微软小娜,还有国内的天猫精灵、百度小度们,都是这项技术的徒子徒孙。


  2010年,DARPA在人工神经网络研究的基础上,开始资助深度学习项目(DL),目标是构建一个通用的机器学习引擎。神经网络与传统计算机不同,传统计算机是使用预编程指令处理特定但范围有限的可预知事件,而神经网络的目的是,先从以前经历的例子中学习经验教训,然后再调整适应以前可能没有遇到过的情况。


  通俗地说,这是目前最接近人脑的智能学习方法。深度学习可以完成高度抽象的任务,如语音识别、图像识别和检索、自然语言理解等。深度学习技术的诞生,将人工智能带上了一条新的快车道。而这项技术的日益精进,也再一次给人们带来无限的忧虑。


  “机器是否真的有一天会统治人类?”这个喋喋不休的问题,正式从科幻小说走入现实科学家会议的讨论之中。人们开始追问科学家:“我们是否真的已经打开了毁灭世界的潘多拉魔盒?”


  但是DARPA并没有丝毫停步不前的意思。2018年9月8日,DARPA宣布,计划投入20亿美元开发新的AI技术,这是 “AI Next(下一代人工智能)”计划的一部分。DARPA在一份声明中称,将致力于打造具有常识、能感知语境和更高能源效率的系统。


  可以预见的是,这项技术将再一次深刻影响我们生活的世界。


  而对于更远的未来,我们都身处未知之中。唯一确定的是,科技在向前发展,任何人也无法阻挡。正如《黑客帝国》中那句经典的台词:


  “任何事情都始于当初的选择。”

 



作者:刘爱国 来源:钛禾产业观察 责任编辑:jianping

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