类脑计算必须放弃传统的OS理念

姜咏江

昨天去参加CCF YOCSEF“类脑计算”报告会。从计算机科学的角度出发，我赞成类脑计算的提法。因为目前的计算机仍然是机器，不是由生物细胞构成的，故直接说人工造脑恐怕为时尚早。

在会上我向清华大学著名教授、中国科学院院士、计算机专家、清华大学类脑计算研究中心学术委员会主任、、、《计算机学报》副主编张钹主讲人询问：“计算机程序执行可不可以不用操作系统？”我现在想，这可能是让人很烦的问题。后来无机会交互，那就写一篇博文吧。

人脑与电脑的根本区别在于“思考”。思考的本意是一种自发的行为。人脑可以“想事情”，从而决定直接的行为。例如，程序员为完成某件事情，可以自己编写计算机程序。目前的电脑的程序都是人编写的，所作事情都是人用程序的方法赋予它的，因而不能够主动“思考”完成电脑自己想要敢的事情。再如，人脑会做梦，电脑会吗？

如此看来，人类是否造脑成功，关键的问题是看造出的机器是否会自己“思考”。没有自己思考的机器，请不要说就有了人造脑。

不能把现在这种延续计算机功能的程序称为脑，因为程序在计算机运行的过程仅仅是替代了人脑的部分工作。Alphago程序在人机对弈的围棋中战胜世界顶级围棋高手，也不过是在下围棋这个独立的事件上，计算机编程者设计的程序功能，一时间超过了围棋高手而已，更谈不上什么电脑战胜了人脑云云。

计算机从一开始就向着替代人脑力劳动的方向去研究的。只有当人类对计算机功能的制造达到了能够“自主思考”的程度，才能够说计算机可以仿真人脑了。这么说设计制造计算机，就永远达不到能够仿真人脑进行工作的时候了？本人从无到有从事计算机核心部件CPU完整架构设计多年，完全相信，人类总有一天会造出与人一般无二的机器人，会让机器人的机器脑能够完全仿真人脑，成为地球上人工智能的人造生物。但要实现人类这项宏伟的计划，沿用现在的计算机功能系统理论不行，需要做彻底的更新。

现在的计算机管理体系是操作系统OS当家，计算机一旦开启，所有程序的执行都要通过OS控制，程序没有丝毫“自主行动”的权力。其实每一个程序都是实现某一方面功能的，这些不同的功能程序的组合，才能完成不同的任务。由于OS(或网络协议)是大管家，它负责调度程序执行，故而总体上说，现在的计算机和网络都是顺序工作的。

我们能够体会到人脑的并行工作特征。可以想象，人脑的基本功能要是用程序替代，保存在计算机内部，并能够让这些程序根据需要自主地配合执行，这样恐怕离仿真人脑的距离就会大大缩短。程序自主执行，不需要操作系统控制，最重要的是能够真正实现并行执行！独立思考、自主并行做事是人脑的最大特征。当前的OS管理计算机的方式达不到这两方面要求，需要重新考虑计算机程序执行方式的设计才行。只有程序可以自主执行，方能够让电脑能够“思考”。

众多的程序同时并行执行，需要有众多不同类型的处理器交互并行工作。用现在的网络方式不行，需要在很小的空间内快速同步信息传输，如此就需要在计算机的核心架构上重新设计。我七八年前设计的“动态计算机”是向类脑计算前进的第一步。这是我的认识，信不信由你。

2016-4-16