再攀思维高峰！改变世界的4大前沿认知！
11月28日，以“重塑·改变世界的9大前沿认知”为主题的湛庐第三届思想马拉松，历经9小时59分33秒的“硬核奔跑”圆满落幕。
作为世界级阅读创新引领者，湛庐联合首席战略合作伙伴华为，共同邀请了来自不同前沿领域的思想领航者担任活动嘉宾。思想马拉松就是一场智识的探险，让我们一起，成为“知识星球上的提塔利克鱼”，共同进化成想象力永不枯竭的关键物种。
点击查看湛庐第三届思想马拉松花絮
在第三届思想马拉松上，我们在形式上进行了大胆的探索与创新，所有思想领航者通过抽签组成红、蓝两支队伍，并通过抽签决定最终分享顺序（点击了解➨）。我们希望通过这种随机与游戏化的方式，促动思想流的自然流现，促动跨界认知的碰撞，甚至引发观念的“地震”。
今天，湛庐君与你分享来自蓝队的4位思想领航者的前沿观念，横跨芯片技术、认知神经科学、智能制造、人机交互4大前沿领域，他们将带领我们感受前沿思想之间的理解交流和碰撞，促生更有影响力的创新思想：
01
存算一体，突破AI时代算力瓶颈的新希望
钱鹤
清华大学微电子与纳电子系教授
大家知道支撑人工智能技术的三大要素是数据、算法和算力，而算力是其中的瓶颈。
以前的年代，算力的提高主要是摩尔定律的牵引。从集成密度的角度来讲，一直在高歌猛进，现在一个单芯片里面的元件数已经超过了百亿，超过了整个地球上的人口数。但是，从时钟频率的角度看，这个趋势在十几年前就已经开始显现出疲态来了。单芯片的性能提升越来越慢，大约每年只能提升3%。为了提升算力，只能把上千个CPU和GPU组成一个大集群，这样才能让人工智能下围棋超过人类。
算力提升瓶颈更重要的原因是，现有的计算体系都是存算分离的，也就是每进行一步运算，都需要在计算单元和存储单元之间进行数据交换，而存储单元的运行速度远远低于运算单元，大约会相差2到3个数量级，它们之间数据传输的速度就更加慢，这就是“存储墙”。
同时，数据传输也带来大量的功耗，即所谓“功耗墙”。比如，AlphaGo需要几百TOPs的算力，但是现在单芯片只能提供几百GOPs，所以只能用一个庞大的机群，靠增加CPU、GPU的数量去满足AlphaGo对算力的需求，而这种方法非常耗能，功耗达到了几十兆瓦，大概相当于几万台家用空调的耗能。
那该怎么办呢？存算一体技术就是一种可能的解决方案。比如，有一种基于“忆阻器”的存算一体计算体系方式，就能解决“存储墙”和“功耗墙”的问题。
存算一体计算体系中，数据的存储和计算都由忆阻器阵列完成，免去了运算单元与存储器之间的数据传输，速度和能效都大为提高。其实，人脑的结构就是存算一体的，人脑里并没有某一个部位是搞计算的，另一个部位是搞存储的，而是在同样的单元上完成存储和计算。高性能的计算也应该走这条路，“基于模拟计算的AI芯片”是值得期待的未来。
总结一下，在后摩尔时代，传统架构的AI芯片面临严峻的算力和能效瓶颈，基于忆阻器的存算一体技术，革新了器件、计算范式和架构，突破了芯片存储墙与功耗墙的瓶颈，为未来大幅提升算力和能效提供了一个可能的新路径。
02
焦虑与决策探秘
罗跃嘉
北京师范大学心理学部部长
有人说我们所处的时代是一个焦虑时代，确实是这样。去年北京大学第六医院的研究者在著名期刊《柳叶刀-精神病学》上发表了一个调查报告，调查指出，在所有精神障碍当中，焦虑障碍是我国患病率最高的精神障碍，终身患病率达7.57%。这个比例，如果乘一个14亿，就是一个很大的数据了。
从心理学和医学的角度说，焦虑是什么呢？焦虑主要是一种内心紧张、害怕、不安的体验。这种体验有时会带来非常强的躯体表现，比如颤抖，还有的人是消化道的问题，比如腹胀。当一个体验转变成了躯体的症状，就完全是一种病态了。
所以，很多人因为一些身体的不适或病痛去医院，最后检查结果可能还是心理的问题。
我们来看看焦虑的一些神经基础。与焦虑有关的一些关键脑区包括前额叶、脑岛、杏仁核，如果你的焦虑程度越高，这些部分可能就越发达或者活动越明显。研究还发现，右侧杏仁体的中外侧表面形状与个人的焦虑特质评分存在显著的相关性，具体表现为：焦虑特质越高的人，右侧杏仁体中外侧表面越往外凸。这个结果提示了右侧杏仁体的中核与外侧核在焦虑特质的神经机制中具有重要作用。如果我们焦虑了，大脑中的一些网络或神经环路就可能发生一些改变。
焦虑会干扰人们的社会生活，尤其是决策。在生活中，我们每天都会做出很多选择，并期望能获得正性或负性的结果，但事与愿违，有时我们得到的既不是正性也不是负性，而是一个模糊的或者是不确定的结果。决策是好还是坏？对它的解释取决于我们自己是如何评价这种模糊结果的。
我们的研究发现，在决策任务中，与低焦虑者相比，高焦虑者对模糊结果的评价更趋向于负性，也就是说高焦虑特质的人，往往把不确定的结果看作是一种负性的。相应地，高焦虑者被模糊结果诱发的反馈负波（FRN波，由代表行为错误或失去金钱等负性反馈刺激诱发的一种脑电波成分）的波幅应当比低焦虑者更大。
高焦虑个体通常会回避与他人进行社会互动，并且在社会互动过程中更难以控制自己的情绪。越是焦虑的人，越会因为在意人际关系而抑制自己对不公平的拒绝行为，自尊越低抑制倾向越强。如果不考虑人情世故，焦虑水平高的人，对不公平分配越敏感也越抗拒。
可以看到，焦虑对我们的生活有着巨大的影响，研究者们正在通过对大脑的研究寻找治疗焦虑的路径，这正是中国脑计划要解决的一大问题。中国脑计划可以用“一体两翼”来形容，“一体”是对基本原理的研究，“两翼”就是指推进重大脑疾病和类脑两大重要研究与应用。除此之外，还增加了对儿童青少年脑与认知问题的关注和研究。相信中国脑计划的正式启动在未来能够让更多人摆脱焦虑困境。
03
智能制造，如何防止锈带在中国蔓延
马兆远
清华大学未来实验室首席研究员
清华大学深圳国际研究生院院长助理
锈带问题最早发生在底特律、芝加哥等地并一直延伸到美国中部，这些地方是工业聚集区，以钢铁、汽车、煤炭为主要产业。二十世纪六七十年代，这些产业移到了发展中国家，导致了地区传统制造业的消失，不能提供足够的就业岗位，人口逐渐减少，并引发了相关的很多社会问题，这一问题也开始出现在中国。
后工业地区的制造业转型带来的这些问题，只能通过发展高端制造业来解决。制造业有一个重要的特点，就是既提供GDP，又能解决就业。
2010年，英国启动了制造业复兴计划。英国有很强的研发能力，而工业技术本身是可以不断被出售、不断被共享的。
2010年起英国选择了十几个研究所，其中一个在谢菲尔德旁边的一个镇上，由谢菲尔德大学主导。研究所很快形成被其研究能力吸引来的高端制造业的聚居区。波音公司就把自己供应商的研发订单给了大学的研究所，继而把自己在欧洲的第一个工厂放到了谢菲尔德大学研究所旁边。接着，研发发动机的罗罗公司和迈凯伦汽车公司，还有它们的一些供应商，都在研究所附近买地建厂，这些工厂吸引了很多新居民，又建起了新居民区。
2017年的时候，迈凯伦在那里建了汽车生产厂，该工厂已经实现了从原理设计到整车下线测试的全流程，而且完成整个流程总共只需要一周的时间。有这么强的研发能力，自然会吸引很多的高端制造业企业来这个地方，把自己的工厂放在这儿，把研发订单交给大学。大学为企业提供研发服务，十几年之间，谢菲尔德从一个工业锈带区转变成为一个高端制造业产业聚集区，完成了制造业升级转型。
在这个案例中，大学不仅在交付技术，也在交付人才，而这恰恰应该是大学最应该做的。因为大学最不缺的就是人，而且这些技术的开发是依赖大学的，所以在技术开发过程中，很多研究生就可以介入。当研究生毕业进入工作岗位的时候，就把技术和人都交付给了企业。
在一个技术升级过程中有三个基本要素：技术、人、资本，大学至少可以解决两个，通过与更多的资本配合，就能把企业做技术升级的所有问题都解决掉了。
04
人机交互：面向人的性能的计算优化
史元春
清华大学计算机科学与技术系“长江学者”特聘教授
计算机的形态从诞生之日至今已经发生了巨大的变化，人机交互技术的变革在其中起到了显著的推动作用。而变化的结果或者目标，就是能让更多的人可以更方便地使用计算机。
人机交互是人和计算机之间信息交互的理论和技术，学科基础的交叉性非常强，心理学、计算机、语言学、信息学、社会学都对其有重要贡献，原因很直接：人机交互就是研究人怎么样用好这个计算机。同时，人机交互对计算机产业的影响也是巨大的，交互方式，决定了人机关系，进而决定了计算机在社会上的形态和作用；历次交互方式的革新，都能促进全社会计算机数量几个数量级的增加。
我把它总结为，人机交互引领着计算机从“躺”在机房，到“立”在桌上，到“握”在手中，以及正在向“穿”在身上和“嵌”入环境的方式发展。而要做出适合人的能力的交互还是很困难的，需要找到科学依据和积累研究方法。
那么，在这个发展过程中，形成了什么交互范式？
目前成为范式的有三个，这三个模式支撑了人机交互发展的三个阶段，分别是CUI（字符用户界面或者命令行界面）、GUI（图形用户界面）和NUI（自然用户界面）。
从CUI到NUI的发展过程，人的表达难度是从大到小的，所以“自然”是相对于人来讲的。而对计算机来说，理解人的意图表达的能力是从小到大的，计算机要做越来越多的事情。
人机交互是操作系统的重要组成部分，要不断实现面向人的性能的计算优化。
在桌面计算时代，用户通过和鼠标、键盘输入给计算机人的交互意图，进而和数字世界进行交互，计算机只需要感知驱动显示器光标移动的人手二维指点动作就可以；
进入移动计算时代，触摸屏成为主流交互界面，用户也不需要鼠标这样的输入设备了。比如，今天用得最多的手机，就是通过我们的手指、语音来操控。
我们正在进入普适计算时代，计算更为分布化，伴随而来的是用户的交互行为不再受限于特定表面或者空间，交互需求将无处不在。以后我们会用到更多的穿戴和嵌入环境的设备，我们的日常行为本身就应该变成交互的指令。
特别篇
上海大学副校长 汪小帆 参赛感想
"
今天我们在科技与人文的交叉点上的交锋与交融、憧憬与忧虑，让我想起史怀哲的一句话：我忧心忡忡地看待未来，但仍然满怀美好的希望。
"
湛庐的slogan是，对话最伟大的头脑，与最聪明的人共同进化。其实可以把这两句话稍微解释和延长一下：
我们是通过持续的对话，用非凡的连接构建起最伟大的大脑网络；我们是通过持续的重塑，让这个非凡的网络进化成为最聪明的智慧群体。真的祝福湛庐，也希望思想马拉松一届比一届办得更好。
AI时代，怎样突破算力的瓶颈？如何拯救处在焦虑时代的人们？升级智能制造，中国该怎么办？人机交互的发展有哪些新范式……
尽管行业不同、专业有区分，但所有关乎我们未来的大问题，都不是彼此割裂的。每一位终身学习者，都需要突破时间和空间的局限，从自己专属的那一片知识海洋里，勇敢地上岸，踏上知识星球坚实的陆地，开始一场场智识的探险，让想象力能展开巨大的翅膀！
希望在各位思想领航者，以及像华为这样优秀的合作伙伴的支持之下，我们能够做得越来越好！让我们继续共同塑造更加聪明的场域，让思想马拉松变得越来越聪明！对话最伟大的头脑，与最聪明的人共同进化！
▼
相关推荐
韩焱：成为知识星球上的提塔利克鱼
字字珠玑！29条金句回顾第三届思想马拉松
重塑你的思维方式，从这5大前沿认知开始！
第一届思想马拉松的精彩内容，已经汇集成《那些比答案更重要的好问题》一书，点击上方小程序即可购买。
End
新媒体编辑 | Eurus
//湛庐文化//
扫码即可关注湛庐文化，
与最聪明的人共同进化！
原标题：《再攀思维高峰！改变世界的4大前沿认知！》