第七十二章《重新定义谷歌》（4）
google研发计划：哪些高科技让谷歌改变了世界？在经济不是很景气的当下，大多数科技公司都在尽量节省成本，逐渐减少研发方面的开支，转而大力发展核心业务，以保证自己的盈利。但谷歌的两位创始人——拉里·佩奇和谢尔盖·布林却是个特例。两人还在大学期间就创造了一个强大的互联网搜索引擎，现在，尽管已过而立之年，但两人对高科技仍旧保持着很高的热情。在他们的影响下，x实验室每天都充斥着“天马行空”的想法和创意，总监阿斯特罗·泰勒表示：“人们都知道，我们的任务就是大胆地去想，去创造奇迹，x实验室的目标是先影响世界，再去考虑赚钱的事情。”
的确，谷歌在“黑科技”的研发经费方面丝毫不吝啬，基本是实验室需要多少就投入多少。这在一定程度上大大提高了新产品的快速问世，谷歌无人驾驶汽车就是个例子，它的研发时间并不长，却在技术上超越了所有业界前辈的研究成果。有关专家表示：“这些汽车里面安装的先进传感器和导航软件可以消除数千起人为交通事故，它的灵敏程度让世人惊叹。”
不仅仅是x实验室，在外界，谷歌也积极与其他高科技公司合作，共同研发“惊世”的大项目，力图将改变世界的产品由概念慢慢变成现实。
太空电梯——看起来不太可能，但却有望改变空间旅行
太空电梯的概念最早来自20世纪70年代，那时，人们根据著名的火箭科学专家齐奥尔科夫斯基设想的一个建立在巨塔顶端的“天空城堡”联想到了太空电梯，真正从技术角度来描述太空电梯的是英国人阿瑟·克拉克。据英国相关报社称，阿瑟·克拉克在1978年出版的《天堂之泉》一书中曾描述过建造太空电梯的想法，并幻想人们可乘此电梯去太空观赏并运送货物。可惜的是，阿瑟·克拉克仅仅是一名小说家，他不具备研究太空电梯的任何素质，因此在此后的很长一段时间，太空电梯的研究计划被搁置。
直到2004年6月在美国华盛顿召开国际太空电梯研讨会，专家们才在会上对建造太空电梯这一宏伟构想进行了探讨。2005年3月，美国宇航局正式宣布“天梯计划”已成为世纪挑战的首选项目。专门研究太空天梯的布拉德·爱德华兹博士在他的文章中提道：“太空电梯可以使人类历史实现跳跃性的发展。”他认为，自己设想中的初代太空电梯可能在2019年问世。
据爱德华兹博士推测，科学家未来将在距离厄瓜多尔海岸2000千米的海面上建立一个平台，平台用碳纳米管缆绳的一端与10万公里的太空平台相连，在地球旋转的向心力作用下，缆绳将会被拉得很紧，人和货物可以沿着缆绳爬行到任意高度：在3万～4万千米的空中，人类可以进行太空旅行；在6万～8万千米的空中，通信卫星可以进入地球的同步轨道；而进入9万～10万千米的高空后，人类就可以利用地球的自转将飞船送上月球、火星，甚至更远的地方。这种太空电梯一旦建成，将会取代火箭将人员或货物送入太空的老旧办法，因为太空电梯将大幅度降低运载成本——太空电梯本身的建造成本大约为80亿～200亿美元，与人类其他大型太空工程相比，这部分开支并不算太大。
2016年已经到来，爱德华兹的这一预测极有可能会失败，但他勾画出来的太空电梯的结构和原理具有很高的可行性，前景也非常广阔。
爱德华兹教授的预测让谷歌公司受到了启发，2011年，美国《时代杂志》报道称，谷歌公司已经在x实验室的研究项目中增加了一个太空电梯项目。谷歌创始人谢尔盖·布林表示：“太空电梯就是一个能够将乘客从地球运送到太空的电梯。我们不指望很快就研发出太空电梯，但不得不说它是一个非常有趣而且重要的项目。”可以确定的是，现在距离谷歌太空电梯真正问世的那天还很遥远。
在x实验室负责太空电梯研发的是谷歌的rapidevaluation团队，他们也向外界确认了谷歌正在秘密设计和研发类似于太空电梯和悬浮滑板的东西。谷歌在这方面有想法并不让人感到惊讶，因为谷歌的核心目标就是将世界上现有的科技提升一个量级，使之成为“黑科技”，从而开发出科幻电影或小说里的设备。可喜的是，谷歌目前正在研发的谷歌眼镜和无人驾驶汽车已经问世，而太空电梯则需要解决一系列的技术难题。
rapidevaluation团队表示：“太空电梯的计划需要一笔巨大的资金，但是建成的话，将人从地面运输至太空平台基本上是零耗能。太空电梯将大大减少进入太空的成本，运营成本也将低到不可思议。”
谷歌太空电梯和普通电梯具有相似的功能，不同的是，太空电梯的作用并不是让乘客爬上几十米或者上百米高的大楼，而是将他们送入离地球约9万公里的一座空间站。随着人类太空探索脚步的加快，各国科学家已经开始考虑设计这样一种太空电梯，实现地球和太空之间更便捷的物资交换和人员流动。
事实上，谷歌太空电梯的主体是一个连接太空站和地球的巨大缆绳，可以将人或者货物从地面运送到太空站。除此之外，它还可以用作一个发射系统或者起飞站，因为太空电梯必然会随着地球的自转而旋转，而且位置越高转动速度越快。所以，将航天飞机或者火箭从地面运送到太空站之后，只要一点加速度就可以使之继续上升，或者用太空电梯把火箭或者航天飞机的零部件带上太空站，在那里完成组装。
太空电梯一旦建成，就可以日夜不停地开展运输工作，把旅游者和货物送入太空，并大大降低运输费用。据统计，火箭发射或航天飞机运送每公斤货物大约需要2万～3万美元，而太空电梯运送每公斤物品仅需8～10美元，这能推动空间技术实现跨越式发展。
将人送至太空，需要生产足够的电能来转换成势能。而能量的产生依托于材料，即便谷歌有世界上最好的创意和领先的研发团队，但还是在材料方面遇到了巨大的难题——电梯的主体缆绳必须足够强韧。按照谷歌计划制造的9万千米高的太空电梯计算，其缆绳需要的强度极限大约在1000gpa以上，而1000gpa是目前发现的材料强度极限。迄今为止，只有碳纳米管能够达到缆绳所需的材料强度，但是目前还没有哪个国家能成功制造出结构标准的长度超过一米的碳纳米管，日本最多能做到3cm，美国应该能做到4～5cm。
除了材料的难题外，将缆绳运送到太空也是非常难的。按照现在的价格，运送一公斤重量的物体到太空平台需要2万～3万美元，而太空电梯的缆绳加上配重起码十万吨，将十万吨的缆绳运送到太空平台起码需要2万亿～3万亿美元，这是很多企业甚至是国家都难以承受的。如果谷歌破解了这两大难题，就有望成为世界第一个建成太空电梯的科技公司，也能率先依靠科技改变人们的生活方式。总体来说可以为世界带来三个方面的变化。
一是取代航天飞机。谷歌太空电梯可以搭载包括大型能源设备、用完的核废料等各种物品，还可以运送人员。更重要的是，太空电梯升降不需要携带大量能源，估计所耗能量不超过宇宙飞船发射耗能的1%。据x实验室测算得知，用太空电梯运送一个人和行李的费用是航天飞机运送费用的0.25%。二是节约成本。进入太空时代后，建造“太空电梯”是人类长久以来的梦想，因为发射一次火箭或者航天飞船所需的惊人费用让科学家们的研究进程举步维艰。所以，在宇宙空间里建造超长的“太空电梯”势在必行。而且，用太空电梯将货物运送到太空基地，可以大大节省人类太空探索的时间和费用；三是创造利润。利用“太空电梯”运送游客游览，还能发展太空旅游业。另外，电梯还能携带太阳能发电系统，这样发出的电能不仅能支持电梯本身，多余的还能为地球供电。太空电梯还能作为一个大型信号塔，用来发射信息。
除了谷歌，在世界上尝试建造太空电梯的国家和企业还有很多，最具代表性的当是日本的大林组建筑公司的“东京天空之树”计划和加拿大透特科技公司的“可充气式太空电梯”。透特科技公司的太空电梯计划高度只有20公里，还算不上真正意义上的通向太空，而“东京天空之树”的计划高度达到了9.6万公里，接近于谷歌的计划，但由于发展进程缓慢，预计到2050年才会初见成效。这次，立志于一切从技术问题着手的谷歌成为了航空界关注的焦点，我们也有理由相信谷歌会把看起来不可能完成的事情圆满地完成。
阿尔法围棋——不是计算机打败了人类，而是人类打败了人类
阿尔法围棋，英文名为alphago，是一款围棋人工智能程序，由谷歌收购的deepmind公司的戴维·西尔弗、艾佳·黄和戴密斯·哈萨比斯领导的团队负责开发。这个程序利用了深度神经网络和蒙特卡洛特搜索技术相结合的计算方法，在2015年10月以5:0的战绩战胜了多次获得欧洲围棋冠军的中国二段棋手樊麾。2016年3月，阿尔法围棋又以5:0的成绩战胜了曾获得世界围棋冠军的韩国九段棋手李世石。赛后，李世石说：“这令我感到不可思议，我从没想到自己会输给计算机。”
“阿尔法”的半路杀出很快震惊了全世界，各大媒体争相报道，阿尔法围棋也在2016年初成为了世界排名第二的“棋手”，积分仅次于世界排名第一的中国棋手柯洁。
值得一提的是，聂卫平对人工智能的看法也在这两次比赛后发生了360度的大转弯。比赛前，聂老坚信电脑不可能战胜人脑，认为机器人战胜人类的说法都是忽悠人。但比赛结束后，这位“棋圣”终于对外宣布：“看来我要重新认识计算机了。”不光是聂卫平，一直关注人工智能科技的李开复也“失算了”，这位曾经开发过人机对弈系统的“智能大亨”在赛前信誓旦旦地说：“‘阿尔法’战胜李世石的概率不到2%，再过一段时间兴许能够胜利。”只不过这一次，李开复没有低估人工智能，而是低估了谷歌对人工智能的开发水平。
“阿尔法”的出现，让我们联想到了十几年前叱咤国际象棋界的电脑“深蓝”。1996年，“深蓝”与国际象棋冠军卡斯帕洛夫进行了一次对决，遗憾的是，深蓝以2:4败给了这位象棋天才。但ibm公司并没有就此放弃，而是花了一年的时间改进机器。1997年，“深蓝”与卡斯帕洛夫进行了第二次对决，当大多数的人们还以为计算机永远不可能战胜人类的时候，“深蓝”创造了奇迹。这次对决，“深蓝”以3.5:2.5的成绩战胜了卡斯帕罗夫这位象棋天才。
“深蓝”的设计者许绍雄表示，“深蓝”其实并没有什么“棋感”，就是依靠强大的计算能力穷举出了所有的路数，“深蓝”靠硬算可以预测12步，而卡斯帕洛夫只能预测10步。不过，许沼雄说他们没能控制好“深蓝”的体积，它配有32个微处理器，重达1270公斤。
唯一令人感到遗憾的是，智能机器人可以利用穷举法赢得国际象棋冠军，却无法在围棋界分一杯羹。原因就是，围棋的深奥程度远超象棋，变化也比象棋多得多，有“千古不同局”之说。而ibm的“深蓝”在战胜卡斯帕洛夫后停止进军围棋界，也是有这方面的原因的。步入21世纪以来，还没有哪一个人工智能程序能够到达围棋界初段的水准，直到谷歌的阿尔法围棋出现。
以前，智能机器人的智能性在蒙特卡洛算法的帮助下虽然有了跨越式的进步，能够战胜大部分人脑，但人类中能战胜那些人工智能的仍然多如牛毛。原因就是摩尔定律的终结，即计算机硬件发展速度的滞后使计算机的配置无法实现高速增长，而凭借完全依靠计算机硬件的蒙特卡洛算法就永远无法战胜人类。
蒙特卡洛算法就相当于一个蛮力搜索装置，虽然能根据储备的棋局来判断胜负概率，但无法自主学习，依然是利用穷举法进行笨拙的运算。这种方法无法适应围棋的高度变化，再加上摩尔定律的终结，计算机硬件的发展受到了一定的限制，导致单纯依赖蒙特卡洛算法的人工智能永远无法战胜人类。但“阿尔法”带来了另一个先进的技术——深度学习。
事实上，“阿尔法”优于“深蓝”的杀手锏就是深度学习。“深度学习”是指多层的人工神经网络共同协作，把大量矩阵数据输入进来，再通过非线性激活方法取权重，最后产生另一个数据集合作为输出。这是模仿了人类的神经大脑工作机理，通过合适的矩阵数量，使多层组织融合、连接到一起，形成模拟的神经网络“大脑”，和进行精准复杂的处理，就像人们识别信息、标识图片一样。只不过，“阿尔法”的工作速度远超人类大脑，和谷歌搜索引擎识别图片一样快捷有效。它从多层启发式二维过滤器开始，对围棋棋盘上出现的各种棋子进行定位和分类，就像图片分类器处理网络图片一样。经过过滤，13个完全相连的神经网络层开始对各自扫描到的局面进行判断，然后进行方案选择和逻辑推理。
和人类的学习能力相同，阿尔法内部的“大脑”会通过反复的训练来测试判断力，并由工作人员校对参数，以使其有更准确的执行力。有趣的是，这个处理器有很大的随机性，连开发者也无法精确知道“阿尔法”是如何“思考”的，只知道通过训练可以使它进化得更好。
总体来说，“阿尔法”分为两个主要的“大脑”：一是落子选择器。这个程序可以精确地观察和分析棋盘的布局，预测下一步棋成功的最佳概率；二是棋局评估器。这个程序无法预测下一步的情况，但可以预测自己赢棋的可能，它同样可以了解棋盘布局，只不过比落子选择器看得更远，能够分析出未来局面的“有利”和“不利”。判断完成后，该程序就可以辅助落子选择器选择最佳的落子位置。因此，“阿尔法”的“思考习惯”可以分为四步。
（1）走棋网络。观察分析当前棋局，预测下一步的走棋方位。
（2）快速走子。目标和走棋网络一样，只不过“阿尔法”可以自动判定是注重速度还是注重走棋质量。据统计，“阿尔法”在牺牲一定走棋质量的前提下速度要比单纯依靠走棋网络快1000倍。
（3）估值网络。观察根系当前棋局，估计是自己胜利还是对方胜利。
（4）蒙特卡洛树搜索，把以上三步结合起来，形成一个完整的系统，做出最佳决策。
从本质上来说，深度学习是一个复杂烦琐的工程，需要建立有效的学习系统，让智能程序从数以千万计的棋谱、视频、声音、照片和文本数据中，自行总结出某种特定的规律，从而实现自主学习。作为“阿尔法”创始人之一的杰米斯·哈萨比斯表示，实现智能机器人像人一样思考的关键，就是研发一台传输速度可以媲美人脑神经元的高性能计算机，用来快速完成大量信息的“学习”。目前，“阿尔法”单机版的性能起码是当年“深蓝”的1000多倍，而且，“阿尔法”比“深蓝”的提升能力更强。“深蓝”的升级需要新版本的硬件支持和相应的人工调节优化，要完成这些起码要一年的时间，而“阿尔法”有谷歌的硬件技术平台作为依托，只需要更新深度学习算法就可以了，升级用时不超过一个月。
2016年7月18日，具有一定权威性的围棋排名网站goratings公布了最新世界排名。谷歌开发的人工智能系统“阿尔法”，以3612分的成绩超越了曾经排名第一的柯洁，原因就是柯洁在最近的赛事里状态欠佳，导致了积分增长缓慢。“阿尔法”与柯洁虽然还没有正式对弈过，但可以肯定的是，“阿尔法”的“状态”肯定要胜过柯洁。
“阿尔法”的连续胜利让人更加坚信，谷歌的深度学习确实是当下最能推动人工智能向前发展的技术。深度学习利用了人们对人工神经网络的研究，其目的在于建设、模拟人脑进行分析学习，让机器人可以像人那样独立思考。
不过，“阿尔法”问世以来，也有很多人对它产生了担忧，这源于学术界某些人士的推测。他们在关于人工智能的文章上大肆加工标题，比如“30年围棋从业者积累的骄傲今天崩溃”“人类最后的智力骄傲即将崩塌”“百年后机器人也许会统治人类”。这种带有强烈主观意识的文章无时无刻不在误导着我们，甚至让我们怀疑人工智能技术是人类的灾难。
人工智能在未来会不会取代人类我们无从得知，但可以肯定的是，这次“阿尔法”的胜利是人类打败了人类，而不是计算机打败了人类。樊麾和李世石是输给了人类的智慧结晶，而不是一台电脑或一个机器。在这一点上，谷歌深有同感。
2016年3月，谷歌和暴雪公司进行洽谈，计划用“阿尔法”挑战《星际争霸2》这款游戏。没过多久，谷歌又投资了开发智能诊断系统的“巴比伦”公司，希望将“阿尔法”同该诊断系统结合，增加医学诊断的准确性。由此可以看出，谷歌对人工智能的态度是非常积极的。
在人工智能的道路上奋勇前行的也并不只有谷歌，苹果、微软、facebook等公司也在加紧研发自己的人工智能产品。未来的人工智能市场的领军人物会不会是谷歌？我们拭目以待。
谷歌眼镜——已经改变我们与智能手机的互动方式
早在2011年之前，格灵深瞳创始人、前谷歌研究院资深技术员赵勇就参与了谷歌人工智能设备的研发。那时候，赵勇和同事们讨论最多的话题就是什么样的信息设备能够取代现在的智能手机，经过一段时间的讨论，他们认为，智能手机需要充分调动用户的手和眼睛，如果有一种产品可以把现实与信息自然而然地结合起来，解放用户的手和眼睛，那么这种产品就会赢得广阔的市场。其实，这个谜语的答案只有一个——眼镜。
除了传统意义上的眼镜，科技工作者们在“新型”眼镜上的探索从来没有止步。早在20世纪80年代，3d眼镜就在日本问世，这种眼镜使家庭影院的视觉感受更上一层楼。到了现在，虚拟现实技术又引领了新一轮的科技浪潮。但无论是3d眼镜或者是vr（虚拟现实）眼镜，都要求用户停留在特定的环境中，功能也仅限于看电影或者打游戏，而且在应用过程中，用户无法抽出时间干其他的事情，这和当今的自由、时尚理念是相悖的。但每个人都迫切希望有一种新型眼镜可以随时随地地应用，超越空间的限制，在这样的时代背景下，谷歌眼镜的研发计划应运而生。
然而，研发智能眼镜的过程并不是一帆风顺。首先，能够独当一面的技术人员就非常难找，谷歌研究室主任汤姆就曾经为人才的选拔而发愁，最终，他邀请了在麻省理工学院认识的几个理工类高材生加入，他们中的每个人对科研都保持着狂热，其中有个叫约翰的小伙子给他的印象最为深刻。据汤姆了解，这个小伙子酷爱智能眼镜研发，每天都和各种各样的眼镜生活在一起，甚至在吃饭、洗澡的时候，他也与眼镜寸步不离。谷歌有了技术实力足够强的研发团队后，开始对谷歌眼镜的市场愿景不断进行修改，并先生产出一小批眼镜，供内部人员和选中的用户试用，然后让他们写出喜欢谷歌眼镜的哪一项功能。最后的结果是，有80%的用户选择了照相和摄影。原因是什么呢？
截止到今天，网络上有40%～45%的照片都是由手机拍摄的，手机的方便性显而易见，可以让人们随时随地从口袋里拿出拍照设备，避免事先准备相机的烦琐。而谷歌眼镜则让拍照和摄影比手机更为方便，因为拍照的时候用户根本不用动，甚至不用按一下按钮，只需要眨一下眼睛就能把自己看到的景象记录下来。此外，谷歌眼镜记录的是第一视角的景象，这就使视频和照片以拍摄者的视角为核心，给照片带来了很强的即视感和代入感。
除了强大的拍照功能外，谷歌眼镜还分为常规功能和特殊功能。目前高端的智能手机也具有常规功能，而特殊功能谷歌眼镜独有。当然，谷歌眼镜的常规功能也属于手机功能和应用的升级版，拥有更多的改进和创新。
第一，常规功能。（1）通知和提醒。谷歌眼镜的信息提示系统本身和手机没有本质的区别，但它的信息提示是以弹出的形式来显示，这一点就比手机更加直观。（2）查看天气。和手机屏幕界面一样，谷歌眼镜可以方便地查看天气。（3）语音输入。谷歌眼镜没有键盘，为了方便发信息，可以使用内置的麦克风进行语音输入，并且可以通过麦克风来启动谷歌眼镜，只要说出“ok，glass”就可以。而且，谷歌眼镜可以通过口令来启动视频或者照相，当然也可以通过按键来触发。最重要的是，用户还可以使用侧面的触摸垫来选择菜单，当然，这项功能必须用到网络。（4）地图导航。这和手机上的地图软件差不多，但从谷歌眼镜中观看会更加直观。另外，导航系统可以提供叠加式的自动转向提醒。（5）视频通话。这是个非常酷的功能，可以使用谷歌的hangout聊天客户端，进行语音和视频聊天。不过，这里的视频聊天不是面对面的视频，而是互相分享彼此看到的景象。同时，livestream应用也可以让用户直播自己所看到的内容给好友。美中不足的是，由于没有双摄像头，用户的好友是无法看到用户的，除非用户将眼镜的反面对着自己。（6）多媒体。谷歌眼镜在联网状态下可以实现语音点歌。用户只要说出一首歌或一名歌手的名字，就可以通过谷歌play商店收听流媒体音乐。如果用户注册了谷歌play账户，还可以基于历史记录获取推荐的歌曲和电台列表。
第二，特殊功能。（1）交通信息。这是一个非常实用和方便的功能，谷歌眼镜可以根据用户的位置来提供相应的交通信息。但不同于手机上的百度地图或者高德地图，谷歌眼镜上提示的交通信息具有实时性和全面性。例如，哪个公交线路或者地铁线路暂停服务了，它都会及时进行消息提醒。（2）查看兴趣点。用户戴着谷歌眼镜逛街时，可以随时定位任意一个看到的商店，并能够显示该商店的位置信息、饮食、商品特色和用户的评价信息。最有意思的是，定位某名胜古迹时，可以搜索出该建筑物的信息，甚至可以搜索出哪部电影在该地拍摄。（3）眼镜游戏。由于受屏幕和配置所限，谷歌眼镜里面自带的游戏虽然画面并不是特别优秀，但胜在真实感强，而且可以用手势操作，具备了虚拟现实技术的效果，能够带给用户不一样的感觉。（4）采集处理信息。这是谷歌眼镜最强大的地方，如果人们需要搭乘飞机，就可以借助谷歌眼镜的googlenow软件帮自己安排行程，并提醒行程中相关的路况信息，甚至是提示酒店和出租安排。（5）实时工作。使用谷歌眼镜可以随时随地连接到互联网拍照或者拍摄视频，甚至在会议中，你也可以悄无声息地处理自己的私事，并通过移动连接进行传输，而不用掏出自己的手机。
另外，谷歌眼镜还有许多高科技的小元素，包括蓝牙、无线网、扬声器、触摸键盘、与ios连接以及帮助用户探测倾斜度的陀螺仪。最难得的是，谷歌眼镜的手指大小的屏幕，就能帮助用户展示所需要的信息，而且所有的设计都非常贴近使用，丝毫不影响用户的日常生活。