科学新知:依人类视觉系统设计超强电脑

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【大纪元8月15日讯】(大纪元记者林节编译报导)自从1994年科学界提出运用DNA概念,创造速度更快、体积更小、功能更强的电脑以来,科学家一直不遗余力地埋首研究,希望成功地将遗传密码应用到电脑计算方面。不过在这个过程中,一项以人类视觉神经来强化电脑的努力,已初具成果。

纽约伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)的认知科学助理教授马克.钱次(Mark Changizi)是该项科研的带头人,他已研发出一套方法,可将人类的视觉神经系统电脑程式化,此研究结果已刊登在《感知》(Perception) 期刊上。

根据钱次的理论,若想妥善运用人类视觉系统的运算功能,就必须将电脑程式以下列方式视觉化:当某人一看到代表性的事物,视觉系统自然的就能计算出结果并产生一个感知。

在日常生活中,人们在瞥见复杂视觉信息的瞬间,视觉系统就可以自动且毫不费力地产生感知,并将计算结果通知我们大脑。钱次所开发的电脑系统也想达到这样的效果,即电脑在检测到视觉信息时,就自动地运算产生结果。

藉由将数位电路视觉表述化,钱次已成功地应用了他的理论,来达到上述目的。数位电路是用来执行大型且重要的逻辑运算,广泛应用在计算机、电脑、电话、以及当今大多数电子产品中。数位电路是从数位逻辑闸(logic gate)的组合所衍生出来的,而且输出的数值通常只为0或1。

钱次利用视觉刺激来诱发观察者对物体的认知产生两种结果:一、倾向观察者(输出数值为1);二、远离观察者(输出数值为0)。如同数位电路需要电线来传输信号至电路的各个区域一样,数位电路的视觉表述中所谓的“电线”就是图像的一部分,图像只能以两种模式(倾向观察者或远离观察者)被感知。在数位电路中,输入值不是0就是1;同样地,对视觉图像化后的电路,其输入值也是:0或1。

在钱次的方法中,他使用简单、清晰盒子的图案来作为图像化后数位电路的输入值。借着盒子的位置与明暗程度,就能判断出影像往哪个方向倾斜。

钱次同时也创造了以下几个以视觉表示的数位逻辑闸:一、反闸(NOT GATE):可将电路状态由1翻转为0或由0翻转为1;二、或闸(OR GATE):如果一个或二个输入值都是1,那么输出值就为1;三、及闸(AND GATE):当二个输入值同时为1时,其输出值为1。

通过检测钱次所设计的数位电路视觉图像,从输入一路到输出,这一模拟人视觉的电脑认知系统会自动地计算出数值,所以电路的“输出”就是类似人们所感知到的最后一个盒子的倾斜方向,可能是0或1。

钱次表示,该视觉电路在教学逻辑上也有许多发展的潜力。“许多人对逻辑性推理能力相当欠缺,有朝一日,视觉电路可以让欠缺逻辑的人,经由复杂的电脑逻辑程式认清他们的道路。”

钱次的视觉模拟系统虽然成功地模拟了人们的知觉反应,不过,仍有严重的困难需要克服。目前该系统的视觉逻辑闸门还无法每次都能输出恰当的知觉结果。也许需要训练视觉系统来提高视觉电路输出的精确度,钱次称,这就像要经由教导才能学会阅读一样。

此外,发展出更大规模的电路,需要更小或更专业的视觉电路元件。钱次期望其他的感知与幻象专家能研发出更为新颖的视觉元件,来模拟一些数位电路的组件,那么视觉电路的能力将更趋完善,而依赖人类视觉原理来设计超强电脑的努力也将会出现更大成效。
(http://www.dajiyuan.com)

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