【看完這篇,學會珍惜生活】
對於創作出《三體》的大劉,小編一直以來的印象,就是佩服他在科幻小說上,各種奇思妙想的設定——唯獨沒有想過,會被他的科幻小說灌雞湯(笑)
這部〈帶上她的眼睛〉就是這麼特別的作品。在短短不足萬字的篇幅中,除了慣有的科幻、解謎元素以外,還相當催淚。有種「萬萬沒想到,是科幻小說教會我珍惜生活」的感覺。
一起來看看這部有些感傷的故事吧。
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帶上她的眼睛 / 劉慈欣
連續工作了兩個多月,我實在累了,便請求主任給我兩天假,出去短暫旅遊一下散散心。主任答應了,條件是我再帶一雙眼睛去,我也答應了,於是他帶我去拿眼睛。
眼睛放在控制中心走廊盡頭的一個小房間裡,現在還剩下十幾雙。
主任遞給我一雙眼睛,指指前面的大螢幕,把眼睛的主人介紹給我,是一個好像剛畢業的小姑娘,呆呆地看著我。在肥大的太空服中,她更顯得嬌小,一副可憐兮兮的樣子,顯然剛剛體會到太空不是她在大學圖書館中想像的浪漫天堂,某些方面可能比地獄還稍差些。
「麻煩您了,真不好意思。」她連連向我鞠躬,這是我聽到過的最輕柔的聲音,我想像著這聲音從外太空飄來,像一陣微風吹過軌道上那些龐大粗陋的鋼結構,使它們立刻變得像橡皮泥一樣軟。
「一點都不,我很高興有個伴兒的。你想去那兒?」我豪爽地說。
「什麼?您自己還沒決定去哪兒?」她看上去很高興。但我立刻感到兩個異樣的地方,其一,地面與外太空通訊都有延時,即使在月球,延時也有兩秒鐘,小行星帶延時更長,但她的回答幾乎感覺不到延時,這就是說,她現在在近地軌道,那裡回地面不用中轉,費用和時間都不需多少,沒必要托別人帶眼睛去度假。其二是她身上的太空服,作為航太個人裝備工程師,我覺得這種太空服很奇怪:在服裝上看不到防輻射系統,放在她旁邊的頭盔的面罩上也沒有強光防護系統;我還注意到,這套服裝的隔熱和冷卻系統異常發達。
「她在哪個空間站?」我扭頭問主任。
「先別問這個吧。」主任的臉色很陰沉。
「別問好嗎?」螢幕上的她也說,還是那副讓人心軟的小可憐樣兒。
「你不會是被關禁閉吧?」我開玩笑說,因為她所在的艙室十分窄小,顯然是一個航行體的駕駛艙,各種複雜的導航系統此起彼伏地閃爍著,但沒有窗子,也沒有觀察螢幕,只有一支在她頭頂打轉的失重的鉛筆說明她是在太空中。聽了我的話,她和主任似乎都愣了一下,我趕緊說:「好,我不問自己不該知道的事了,你還是決定我們去哪兒吧。」
這個決定對她很艱難,她的雙手在太空服的手套裡握在胸前,雙眼半閉著,似乎是在決定生存還是死亡,或者認為地球在我們這次短暫的旅行後就要爆炸了。我不由笑出聲來。
「哦,這對我來說不容易,您要是看過海倫·凱勒的《三天所見》的話,就能明白這多難了!」
「我們沒有三天,只有兩天。在時間上,這個時代的人都是窮光蛋。但比那個二十世紀盲人幸運的是,我和你的眼晴在三小時內可到達地球的任何一個地方。」
「那就去我們起航前去過的地方吧!」她告訴了我那個地方,於是我帶著她的眼睛去了。
草原
這是高山與平原,草原與森林的交接處,距我工作的航太中心有兩千多公里,乘電離層飛機用了15分鐘就到了這兒。面前的塔克拉瑪幹,經過幾代人的努力,已由沙漠變成了草原,又經過幾代強有力的人口控制,這兒再次變成了人跡罕至的地方。
現在大草原從我面前一直延伸到天邊,背後的天山覆蓋著暗綠色的森林,幾座山頂還有銀色的雪冠。我掏出她的眼晴戴上。
所謂眼睛就是一付傳感眼鏡,當你戴上它時,你所看到的一切圖像由超高頻資訊波發射出去,可以被遠方的另一個戴同樣傳感眼鏡的人接收到,於是他就能看到你所看到的一切,就像你帶著他的眼睛一樣。
現在,長年在月球和小行星帶工作的人已有上百萬,他們回地球度假的費用是驚人的,於是吝嗇的宇航局就設計了這玩藝兒,於是每個生活在外太空的宇航員在地球上都有了另一雙眼睛,由這裡真正能去度假的幸運兒帶上這雙眼睛,讓身處外太空的那個思鄉者分享他的快樂。這個小玩藝開始被當做笑柄,但後來由於用它「度假」的人能得到可觀的補助,竟流行開來。最尖端的技術被採用,這人造眼睛越做越精緻,現在,它竟能通過採集戴著它的人的腦電波,把他(她)的觸覺和味覺一同發射出去。多帶一雙眼睛去度假成了宇航系統地面工作人員從事的一項公益活動,由於度假中的隱私等原因,並不是每個人都樂意再帶雙眼睛,但我這次無所謂。
我對眼前的景色大發感歎,但從她的眼睛中,我聽到了一陣輕輕的抽泣聲。
「上次離開後,我常夢到這裡,現在回到夢裡來了!」她細細的聲音從她的眼睛中傳出來,「我現在就像從很深很深的水底沖出來呼吸到空氣,我太怕封閉了。
我從中真的聽到她在做深呼吸。
我說:「可你現在並不封閉,同你周圍的太空比起來,這草原太小了。」
她沉默了,似乎連呼吸都停止了。
「啊,當然,太空中的人還是封閉的,二十世紀的一個叫耶格爾的飛行員曾有一句話,是描述飛船中的宇航員的,說他們像……」
「罐頭中的肉。」
我們都笑了起來。她突然驚叫:「呀,花兒,有花啊!上次我來時沒有的!」是的,廣闊的草原上到處點綴著星星點點的小花。「能近些看看那朵花嗎?」我蹲下來看,「呀,真美耶!能聞聞她嗎?不,別拔下她!」我只好半趴到地上聞,一縷淡淡的清香,「啊,我也聞到了,真像一首隱隱傳來的小夜曲呢!」
我笑著搖搖頭,這是一個閃電變幻瘋狂追逐的時代,女孩子們都浮躁到了極點,像這樣的見花落淚的林妹妹真是太少了。
「我們給這朵小花起個名字好嗎?嗯……叫她夢夢吧。我們再看看那一朵好嗎?
他該叫什麼呢?嗯,叫小雨吧;再到那一朵那兒去,啊,謝謝,看她的淡藍色,她的名字應該是月光……」
我們就這樣一朵朵地看花,聞花,然後再給它起名字。她陶醉於其中,沒完沒了地進行下去,忘記了一切。我對這套小女孩的遊戲實在厭煩了,到我堅持停止時,我們已給上百朵花起了名字。
一抬頭,我發現已走出了好遠,便回去拿丟在後面的背包,當我拾起草地上的背包時,又聽到了她的驚叫:「天啊,你把小雪踩住了!」我扶起那朵白色的野花,覺得很可笑,就用兩隻手各捂住一朵小花,問她:「她們都叫什麼?什麼樣兒?」
「左邊那朵叫水晶,也是白色的,它的莖上有分開的三片葉兒;右邊那朵叫火苗,粉紅色,莖上有四片葉子,上面兩片是單的,下面兩片連在一起。」
她說得都對,我有些感動了。
「你看,我和她們都互相認識了,以後漫長的日子裡,我會好多次一遍遍地想她們每一個的樣兒,像背一本美麗的童話書。你那兒的世界真好!」
「我這兒的世界?要是你再這麼孩子氣地多愁善感下去,這也是你的世界了,那些挑剔的太空心理醫生會讓你永遠呆在地球上。」
我在草原上無目標地漫步,很快來到一條隱沒在草叢中的小溪旁。我邁過去繼續向前走,她叫住了我,說:「我真想把手伸到小河裡。」我蹲下來把手伸進溪水,一股清涼流遍全身,她的眼睛用超高頻資訊波把這感覺傳給遠在太空中的她,我又聽到了她的感歎。
「你那兒很熱吧?」我想起了她那窄小的控制艙和隔熱系統異常發達的太空服。
「熱,熱得像……地獄。呀,天啊,這是什麼?草原的風?!」這時我剛把手從水中拿出來,微風吹在濕手上涼絲絲的,「不,別動,這真是天國的風呀!」我把雙手舉在草原的微風中,直到手被吹幹。然後應她的要求,我又把手在溪水中打濕,再舉到風中把天國的感覺傳給她。我們就這樣又消磨了很長時間。
再次上路後,沉默地走了一段,她又輕輕地說:「你那兒的世界真好。」
我說:「我不知道,灰色的生活把我這方面的感覺都磨鈍了。」
「怎麼會呢?!這世界能給人多少感覺啊!誰要能說清這些感覺,就如同說清大雷雨有多少雨點一樣。看天邊那大團的白雲,銀白銀白的,我這時覺得它們好像是固態的,像發光玉石構成的高山。下面的草原,這時倒像是氣態的,好像所有的綠草都飛離了大地,成了一片綠色的雲海。看!當那片雲遮住太陽又飄開時,草原上光和影的變幻是多麼氣勢磅薄啊!看看這些,您真的感受不到什麼嗎?」
……
我帶著她的眼睛在草原上轉了一天,她渴望地看草原上的每一朵野花,每一棵小草,看草叢中躍動的每一縷陽光,渴望地聽草原上的每一種聲音。一條突然出現的小溪,小溪中的一條小魚,都會令她激動不已;一陣不期而至的微風,風中一縷綠草的清香都會讓她落淚……我感到,她對這個世界的情感已豐富到病態的程度。
日落前,我走到了草原中一間孤零零的白色小屋,那是為旅遊者準備的一間小旅店,似乎好久沒人光顧了,只有一個遲鈍的老式機器人照看著旅店裡的一切。我又累又餓,可晚飯只吃到一半,她又提議我們立刻去看日落。
「看著晚霞漸漸消失,夜幕慢慢降臨森林,就像在聽一首宇宙間最美的交響曲。」
她陶醉地說。我暗暗叫苦,但還是拖著沉重的雙腿去了。
草原的落日確實很美,但她對這種美傾瀉的情感使這一切有了一種異樣的色彩。
「你很珍視這些平凡的東西。」回去的路上我對她說,這時夜色已很重,星星已在夜空中出現。
「你為什麼不呢,這才像在生活。」她說。
「我,還有其他的大部分人,不可能做到這樣。在這個時代,得到太容易了。物質的東西自不必說,藍天綠水的優美環境、鄉村和孤島的寧靜等等都可以毫不費力地得到;甚至以前人們認為最難尋覓的愛情,在虛擬實境的網上至少也可以暫時體會到。
所以人們不再珍視什麼了,面對著一大堆伸手可得的水果,他們把拿起的每一個咬一口就扔掉。
「但也有人面前沒有這些水果。」她低聲說。
我感覺自己剌痛了她,但不知為什麼。回去的路上,我們都沒再說話。
這天夜裡的夢境中,我看到了她,穿著太空服在那間小控制艙中,眼裡含淚,向我伸出手來喊:「快帶我出去,我怕封閉!」我驚醒了,發現她真在喊我,我是戴著她的眼睛仰躺著睡的。
「請帶我出去好嗎?我們去看月亮,月亮該升起來了!」
我腦袋發沉,迷迷糊糊很不情願地起了床。到外面後發現月亮真的剛升起來,草原上的夜霧使它有些發紅。月光下的草原也在沉睡,有無數點螢火蟲的幽光在朦朦朧朧的草海上浮動,仿佛是草原的夢在顯形。
我伸了個懶腰,對著夜空說:「喂,你是不是從軌道上看到月光照到這裡?告訴我你的飛船的大概方位,說不定我還能看到呢,我肯定它是在近地軌道上。」
她沒有回答我的話,而是自己輕輕哼起了一首曲子,一小段旋律過後,她說:「這是德彪西的《月光》。」又接著哼下去,陶醉于其中,完全忘記了我的存在。《月光》的旋律同月光一起從太空降落到草原上。我想像著太空中的那個嬌弱的女孩,她的上方是銀色的月球,下面是藍色的地球,小小的她從中間飛過,把音樂溶入月光……
直到一個小時後我回去躺到床上,她還在哼著音樂,是不是德彪西的我就不知道了,那輕柔的樂聲一直在我的夢中飄蕩著。
不知過了多久,音樂變成了呼喚,她又叫醒了我,還要出去。
「你不是看過月亮了嗎?!」我生氣地說。
「可現在不一樣了,記得嗎,剛才西邊有雲的,現在那些雲可能飄過來了,現在月亮正在雲中時隱時現呢,想想草原上的光和影,多美啊,那是另一種音樂了,求你帶我的眼睛出去吧!」
我十分惱火,但還是出去了。雲真的飄過來了,月亮在雲中穿行,草原上大塊的光斑在緩緩浮動,如同大地深處浮現的遠古的記憶。
「你像是來自十八世紀的多愁善感的詩人,完全不適合這個時代,更不適合當宇航員。」我對著夜空說,然後摘下她的眼睛,掛到旁邊一棵紅柳的枝上,「你自己看月亮吧,我真的得睡覺去了,明天還要趕回航太中心,繼續我那毫無詩意的生活呢。」
她的眼睛中傳出了她細細的聲音,我聽不清說什麼,逕自回去了。
我醒來時天已大亮,陰雲已佈滿了天空,草原籠罩在濛濛的小雨中。她的眼睛仍掛在紅柳枝上,鏡片上蒙上了一層水霧。我小心地擦乾鏡片,戴上它。原以為她看了一夜月亮,現在還在睡覺,卻從眼睛中聽到了她低低的抽泣聲,我的心一下子軟下來。
「真對不起,我昨天晚上實在太累了。」
「不,不是因為你,嗚嗚,天從三點半就陰了,五點多又下起雨……
「你一夜都沒睡?!」
「……嗚嗚,下起雨,我,我看不到日出了,我好想看草原的日出,嗚嗚,好想看的,嗚……
我的心像是被什麼東西溶化了,腦海中出現她眼淚汪汪,小鼻子一抽一抽的樣兒,眼睛竟有些濕潤。不得不承認,在過去的一天一夜裡,她教會了我某種東西,一種說不清的東西,像月夜中草原上的光影一樣朦朧,由於它,以後我眼中的世界與以前會有些不同的。
「草原上總還會有日出的,以後我一定會再帶你的眼睛來,或者,帶你本人來看,好嗎?」
她不哭了,突然,她低聲說:
「聽……」
我沒聽見什麼,但緊張起來。
「這是今天的第一聲鳥叫,雨中也有鳥呢!」她激動地說,那口氣如同聽到世紀鐘聲一樣莊嚴。
落日六號
又回到了灰色的生活和忙碌的工作中,以上的經歷很快就淡忘了。很長時間後,當我想起洗那次旅行時穿的衣服時,在褲腳上發現了兩三顆草籽。同時,在我的意識深處,也有一顆小小的種子留了下來。在我孤獨寂寞的精神沙漠中,那顆種子已長出了令人難以察覺的綠芽。雖然是無意識的,當一天的勞累結束後,我已能感覺到晚風吹到臉上時那淡淡的詩意,鳥兒的鳴叫已能引起我的注意,我甚至黃昏時站在天橋上,看著夜幕降臨城市……世界在我的眼中仍是灰色的,但星星點點的嫩綠在其中出現,並在增多。當這種變化發展到讓我覺察出來時,我又想起了她。
也是無意識地,在閒暇時甚至睡夢中,她身處的環境常在我的腦海中出現,那封閉窄小的控制艙,奇怪的隔熱太空服……後來這些東西在我的意識中都隱去了,只有一樣東西凸現出來,這就是那在她頭頂上打轉的失重的鉛筆,不知為什麼,一閉上眼睛,這支鉛筆總在我的眼前飄浮。終於有一天,上班時我走進航太中心高大的門廳,一幅見過無數次的巨大壁畫把我吸引住了,壁畫上是從太空中拍攝的蔚藍色的地球。那支飄浮的鉛筆又在我的眼前出現了,同壁畫疊印在一起,我又聽到了她的聲音:
「我怕封閉……」一道閃電在我的腦海裡出現。
除了太空,還有一個地方會失重!!
我發瘋似的跑上樓,猛砸主任辦公室的門,他不在,我心有靈犀地知道他在哪兒,就飛跑到存放眼睛的那個小房間,他果然在裡面,看著大螢幕。她在大螢幕上,還在那個封閉的控制艙中,穿著那件「太空服」,畫面凝固著,是以前錄下來的。「是為了她來的吧。」主任說,眼睛還看著螢幕。
「她到底在哪兒?!」我大聲問。
「你可能已經猜到了,她是『落日六號』的領航員。」
一切都明白了,我無力地跌坐在地毯上。
「落日工程」原計劃發射十艘飛船,它們是「落日一號」到「落日十號」,但計畫由於「落日六號」的失事而中斷了。「落日工程」是一次標準的探險航行,它的航行程式同航太中心的其它航行幾乎一樣。
唯一不同的是,「落日」飛船不是飛向太空,而是潛入地球深處。
第一次太空飛行一個半世紀後,人類開始了向相反方向的探險,「落日」系列地航飛船就是這種探險的首次嘗試。
四年前,我在電視中看到過「落日一號」發射時的情景。那時正是深夜,吐魯番盆地的中央出現了一個如太陽般耀眼的火球,火球的光芒使新疆夜空中的雲層變成了絢麗的朝霞。當火球暗下來時,「落日一號」已潛入地層。大地被燒紅了一大片,這片圓形的發著紅光的區域中央,是一個岩漿的湖泊,白熱化的岩漿沸騰著,激起一根根雪亮的浪柱……那一夜,遠至烏魯木齊,都能感到飛船穿過地層時傳到大地上的微微振動。
「落日工程」的前五艘飛船都成功地完成了地層航行,安全返回地面。其中「落日五號」創造了迄今為止人類在地層中航行深度的紀錄:海平面下3100公里。「落日六號」不打算突破這個紀錄。因為據地球物理學家的結論,在地層3400-3500公里深處,存在著地幔和地核的交界面,學術上把它叫做「古騰堡不連續面」,一旦通過這個交界面,便進入地球的液態鐵鎳核心,那裡物質密度驟然增大,「落日六號」的設計強度是不允許在如此大的密度中航行的。
「落日六號」的航行開始很順利,飛船只用了兩個小時便穿過了地表和地幔的交界面——莫霍不連續面,並在大陸板塊漂移的滑動面上停留了五個小時,然後開始了在地幔中三千多公里的漫長航行。宇宙航行是寂寞的,但宇航員們能看到無限的太空和壯麗的星群;而地航飛船上的地航員們,只能憑感覺觸摸飛船周圍不斷向上移去的高密度物質。從飛船上的全息後視電視中能看到這樣的情景:熾熱的岩漿剌目地閃亮著,翻滾著,隨著飛船的下潛,在船尾飛快地合攏起來,瞬間充滿了飛船通過的空間。有一名地航員回憶:他們一閉上眼睛,就看到了飛快合攏並壓下來的岩漿,這個幻像使航行者意識到壓在他們上方那巨量的並不斷增厚的物質,一種地面上的人難以理解的壓抑感折磨著地航飛船中的每一個人,他們都受到這種封閉恐懼症的襲擊。
「落日六號」出色地完成著航行中的各項研究工作。飛船的速度大約是每小時15公里,飛船需要航行20小時才能到達預定深度。但在飛船航行15小時40分鐘時,警報出現了。從地層雷達的探測中得知,航行區的物質密度由每立方釐米6.3克猛增到9.5克,物質成分由矽酸鹽類突然變為以鐵鎳為主的金屬,物質狀態也由固態變為液態。儘管「落日六號」當時只到達了2500公里的深度,目前所有的跡像卻冷酷地表明,他們闖入了地核!後來得知,這是地幔中一條通向地核的裂隙,地核中的高壓液態鐵鎳充滿了這條裂隙,使得在「落日六號」的航線上,古騰堡不連續面向上延伸了近1000公里!飛船立刻緊急轉向,企圖沖出這條裂隙,不幸就在這時發生了:由中子材料製造的船體頂住了突然增加到每平方釐米1600噸的巨大壓力,但是,飛船分為前部燒熔發動機、中部主艙和後部推進發動機三大部分,當飛船在遠大於設計密度和設計壓力的液態鐵鎳中轉向時,燒熔發動機與主艙結合部斷裂,從「落日六號」用中微子通訊發回的畫面中我們看到,已與船體分離的燒熔發動機在一瞬間被發著暗紅光的液態鐵鎳吞沒了。地層飛船的燒熔發動機用超高溫射流為飛船切開航行方向的物質,沒有它,只剩下一台推進發動機的「落日六號」在地層中是寸步難行的。地核的密度很驚人,但構成飛船的中子材料密度更大,液態鐵鎳對飛船產生的浮力小於它的自重,於是,「落日六號」便向地心沉下去。
人類登月後,用了一個半世紀才有能力航行到土星。在地層探險方面,人類也要用同樣的時間才有能力從地幔航行到地核。現在的地航飛船誤入地核,就如同二十世紀中期的登月飛船偏離月球迷失於外太空,獲救的希望是絲毫不存在的。
好在「落日六號」主艙的船體是可靠的,船上的中微子通訊系統仍和地面控制中心保持著完好的聯繫。以後的一年中,「落日六號」航行組堅持工作,把從地核中得到的大量寶貴資料發送到地面。他們被裹在幾千公里厚的物質中,這裡別說空氣和生命,連空間都沒有,周圍是溫度高達五千度,壓力可以把碳在一秒鐘內變成金鋼石的液態鐵鎳!它們密密地擠在「落日六號」的周圍,密得只有中微子才能穿過,「落日六號」是處於一個巨大的煉鋼爐中!在這樣的世界裡,《神曲》中的《地獄篇》像是在描寫天堂了;在這樣的世界裡,生命算什麼?僅僅能用脆弱來描寫它嗎?
沉重的心理壓力像毒蛇一樣撕裂著「落日六號」地航員們的神經。一天,船上的地質工程師從睡夢中突然躍起,竟打開了他所在的密封艙的絕熱門!雖然這只是四道絕熱門中的第一道,但瞬間湧入的熱浪立刻把他燒成了一段木炭。指令長在一個密封艙飛快地關上了絕熱門,避免了「落日六號」的徹底毀滅。他自己被嚴重燒傷,在寫完最後一頁航行日誌後死去了。
從那以後,在這個星球的最深處,在「落日六號」上,只剩下她一個人了。
現在,「落日六號」內部已完全處於失重狀態,飛船已下沉到6800公里深處,那裡是地球的最深處,她是第一個到達地心的人。
她在地心的世界是那個活動範圍不到10平方米的悶熱的控制艙。飛船上有一個中微子傳感眼鏡,這個裝置使她同地面世界多少保持著一些感性的聯繫。但這種如同生命線的聯繫不能長時間延續下去,飛船裡中微子通訊設備的能量很快就要耗盡,現有的能量已不能維持傳感眼鏡的超高速資料傳輸,這種聯繫在三個月前就中斷了,具體時間是在我從草原返回航太中心的飛機上,當時我已把她的眼晴摘下來放到旅行包中。
那個沒有日出的細雨濛濛的草原早晨,竟是她最後看到的地面世界。
後來「落日六號」同地面只能保持著語音和資料通訊,而這個聯繫也在一天深夜中斷了,她被永遠孤獨地封閉於地心中。
「落日六號」的中子材料外殼足以抵抗地心的巨大壓力,而飛船上的生命循環系統還可以運行五十至八十年,她將在這不到10平方米的地心世界裡度過自己的餘生。
我不敢想像她同地面世界最後告別的情形,但主任讓我聽的錄音出乎我的意料。
這時來自地心的中微子波束已很弱,她的聲音時斷時續,但這聲音很平靜。
「……你們發來的最後一份補充建議已經收到,今後,我會按照整個研究計畫努力工作的。將來,可能是幾代人以後吧,也許會有地心飛船找到『落日六號』並同它對接,有人會再次進入這裡,但願那時我留下的資料會有用。請你們放心,我會在這裡安排好自己生活的。我現在已適應這裡,不再覺得狹窄和封閉了,整個世界都圍著我呀,我閉上眼睛就能看見上面的大草原,還可以清楚地看見每一朵我起了名字的小花呢。再見。」
透明地球
在以後的歲月中,我到過很多地方,每到一個處,我都喜歡躺在那裡的大地上。
我曾經躺在海南島的海灘上、阿拉斯加的冰雪上、俄羅斯的白樺林中、撒哈拉燙人的沙漠上……每到那個時刻,地球在我腦海中就變得透明了,在我下面六千多公里深處,在這巨大的水晶球中心,我看到了停汨在那裡的「落日六號」地航飛船,感受到了從幾千公里深的地球中心傳出的她的心跳。我想像著金色的陽光和銀色的月光透射到這個星球的中心,我聽到了那裡傳出的她吟唱的《月光》,還聽到她那輕柔的話音:
「……多美啊,這又是另一種音樂了……」
有一個想法安慰著我:不管走到天涯海角,我離她都不會再遠了。
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軟體吞噬硬體的 AI 時代,晶片跟不上演算法的進化要怎麼辦?
作者 品玩 | 發布日期 2021 年 02 月 23 日 8:00 |
身為 AI 時代的幕後英雄,晶片業正經歷漸進持續的變化。
2008 年之後,深度學習演算法逐漸興起,各種神經網絡滲透到手機、App 和物聯網。同時摩爾定律卻逐漸放緩。摩爾定律雖然叫定律,但不是物理定律或自然定律,而是半導體業發展的觀察或預測,內容為:單晶片整合度(積體電路中晶體管的密度)每 2 年(也有 18 個月之說)翻倍,帶來性能每 2 年提高 1 倍。
保證摩爾定律的前提,是晶片製程進步。經常能在新聞看到的 28 奈米、14 奈米、7 奈米、5 奈米,指的就是製程,數字越小製程越先進。隨著製程的演進,特別進入10 奈米後,逐漸逼近物理極限,難度越發增加,晶片全流程設計成本大幅增加,每代較上一代至少增加 30%~50%。
這就導致 AI 對算力需求的增長速度,遠超過通用處理器算力的增長速度。據 OpenAI 測算,從 2012 年開始,全球 AI 所用的演算量呈現等比級數增長,平均每 3.4 個月便會翻 1 倍,通用處理器算力每 18 個月至 2 年才翻 1 倍。
當通用處理器算力跟不上 AI 演算法發展,針對 AI 演算的專用處理器便誕生了,也就是常說的「AI 晶片」。目前 AI 晶片的技術內涵豐富,從架構創新到先進封裝,再到模擬大腦,都影響 AI 晶片走向。這些變化的背後,都有共同主題:以更低功耗,產生更高性能。
更靈活
2017 年圖靈獎頒給電腦架構兩位先驅 David Petterson 和 John Hennessy。2018 年圖靈獎演講時,他們聚焦於架構創新主題,指出演算體系結構正迎來新的黃金 10 年。正如他們所判斷,AI 晶片不斷出現新架構,比如英國 Graphcore 的 IPU──迥異於 CPU 和 GPU 的 AI 專用智慧處理器,已逐漸被業界認可,並 Graphcore 也獲得微軟和三星的戰略投資支援。
名為 CGRA 的架構在學界和工業界正受到越來越多關注。CGRA 全稱 Coarse Grained Reconfigurable Array(粗顆粒可重構陣列),是「可重構計算」理念的落地產物。
據《可重構計算:軟體可定義的計算引擎》一文介紹,理念最早出現在 1960 年代,由加州大學洛杉磯分校的 Estrin 提出。由於太過超前時代,直到 40 年後才獲得系統性研究。加州大學柏克萊分校的 DeHon 等將可重構計算定義為具以下特徵的體系結構:製造後晶片功能仍可客製,形成加速特定任務的硬體功能;演算功能的實現,主要依靠任務到晶片的空間映射。
簡言之,可重構晶片強調靈活性,製造後仍可透過程式語言調整,適應新演算法。形成高度對比的是 ASIC(application-specific integrated circuit,專用積體電路)。ASIC 晶片雖然性能高,卻缺乏靈活性,往往是針對單一應用或演算法設計,難以相容新演算法。
2017 年,美國國防部高級研究計劃局(Defence Advanced Research Projects Agency,DARPA)提出電子產業復興計劃(Electronics Resurgence Initiative,ERI),任務之一就是「軟體定義晶片」,打造接近 ASIC 性能、同時不犧牲靈活性。
照重構時的顆粒分別,可重構晶片可分為 CGRA 和 FPGA(field-programmable gate array,現場可程式語言邏輯門陣列)。FPGA 在業界有一定規模應用,如微軟將 FPGA 晶片帶入大型資料中心,用於加速 Bing 搜索引擎,驗證 FPGA 靈活性和演算法可更新性。但 FPGA 有局限性,不僅性能和 ASIC 有較大差距,且重程式語言門檻比較高。
CGRA 由於實現原理差異,比 FPGA 能做到更底層程式的重新設計,面積效率、能量效率和重構時間都更有優勢。可說 CGRA 同時整合通用處理器的靈活性和 ASIC 的高性能。
隨著 AI 演算逐漸從雲端下放到邊緣端和 IoT 設備,不僅演算法多樣性日益增強,晶片更零碎化,且保證低功耗的同時,也要求高性能。在這種場景下,高能效高靈活性的 CGRA 大有用武之地。
由於結構不統一、程式語言和編譯工具不成熟、易用性不夠友善,CGRA 未被業界廣泛使用,但已可看到一些嘗試。早在 2016 年,英特爾便將 CGRA 納入 Xeon 處理器。三星也曾嘗試將 CGRA 整合到 8K 電視和 Exynos 晶片。
中國清微智慧 2019 年 6 月量產全球首款 CGRA 語音晶片 TX210,同年 9 月又發表全球首款 CGRA 多模態晶片 TX510。這家公司脫胎於清華大學魏少軍教授起頭的可重構計算研究團隊,從 2006 年起就進行相關研究。據芯東西 2020 年 11 月報導,語音晶片 TX210 已出貨數百萬顆,多模組晶片 TX510 在 11 月也出貨 10 萬顆以上,主要客戶為智慧門鎖、安防和臉部支付相關廠商。
先進封裝上位
如開篇提到,由於製程逼近物理極限,摩爾定律逐漸放緩。同時 AI 演算法的進步,對算力需求增長迅猛,逼迫晶片業在先進製程之外探索新方向,之一便是先進封裝。
「在大數據和認知計算時代,先進封裝技術正在發揮比以往更大的作用。AI 發展對高效能、高吞吐量互連的需求,正透過先進封裝技術加速發展來滿足。 」世界第三大晶圓代工廠格羅方德平台首席技術專家 John Pellerin 聲明表示。
先進封裝是相對於傳統封裝的技術。封裝是晶片製造的最後一步:將製作好的晶片器件放入外殼,並與外界器件相連。傳統封裝的封裝效率低,有很大改良空間,而先進封裝技術致力提高整合密度。
先進封裝有很多技術分支,其中 Chiplet(小晶片/芯粒)是最近 2 年的大熱門。所謂「小晶片」,是相對傳統晶片製造方法而言。傳統晶片製造方法,是在同一塊矽晶片上,用同一種製程打造晶片。Chiplet 是將一塊完整晶片的複雜功能分解,儲存、計算和訊號處理等功能模組化成裸晶片(Die)。這些裸晶片可用不同製程製造,甚至可是不同公司提供。透過連接介面相接後,就形成一個 Chiplet 晶片網路。
據壁仞科技研究院唐杉分析,Chiplet 歷史更久且更準確的技術詞彙應該是異構整合(Heterogeneous Integration)。總體來說,此技術趨勢較清晰明確,且第一階段 Chiplet 形態技術較成熟,除了成本較高,很多高端晶片已經在用。
如 HBM 儲存器成為 Chiplet 技術早期成功應用的典型代表。AMD 在 Zen2 架構晶片使用 Chiplet 思路,CPU 用的是 7 奈米製程,I/O 使用 14 奈米製程,與完全由 7 奈米打造的晶片相比成本約低 50%。英特爾也推出基於 Chiplet 技術的 Agilex FPGA 系列產品。
不過,Chiplet 技術仍面臨諸多挑戰,最重要之一是互連介面標準。互連介面重要嗎?如果是在大公司內部,比如英特爾或 AMD,有專用協議和封閉系統,在不同裸晶片間連接問題不大。但不同公司和系統互連,同時保證高頻寬、低延遲和每比特低功耗,互連介面就非常重要了。
2017 年,DARPA 推出 CHIPS 戰略計劃(通用異構整合和 IP 重用戰略),試圖打造開放連接協議。但 DARPA 的缺點是,側重國防相關計畫,晶片數量不大,與真正商用場景有差距。因此一些晶片業公司成立組織「ODSA(開放領域特定架構)工作組」,透過制定開放的互連介面,為 Chiplet 的發展掃清障礙。
另闢蹊徑
除了在現有框架內做架構和製造創新,還有研究人員試圖跳出電腦現行的范紐曼型架構,開發真正模擬人腦的計算模式。
范紐曼架構,數據計算和儲存分開進行。RAM 存取速度往往嚴重落後處理器的計算速度,造成「記憶體牆」問題。且傳統電腦需要透過總線,連續在處理器和儲存器之間更新,導致晶片大部分功耗都消耗於讀寫數據,不是算術邏輯單元,又衍生出「功耗牆」問題。人腦則沒有「記憶體牆」和「功耗牆」問題,處理訊息和儲存一體,計算和記憶可同時進行。
另一方面,推動 AI 發展的深度神經網路,雖然名稱有「神經網路」四字,但實際上跟人腦神經網路運作機制相差甚遠。1,000 億個神經元,透過 100 萬億個神經突觸連接,使人腦能以非常低功耗(約 20 瓦)同步記憶、演算、推理和計算。相比之下,目前的深度神經網路,不僅需大規模資料訓練,運行時還要消耗極大能量。
因此如何讓 AI 像人腦一樣工作,一直是學界和業界積極探索的課題。1980 年代後期,加州理工學院教授卡弗·米德(Carver Mead)提出神經形態工程學的概念。經過多年發展,業界和學界對神經形態晶片的摸索逐漸成形。
軟體方面,稱為第三代人工神經網路的「脈衝神經網路」(Spike Neural Network,SNN)應運而生。這種網路以脈衝信號為載體,更接近人腦的運作方式。硬體方面,大型機構和公司研發相應的脈衝神經網路處理器。
早在 2008 年,DARPA 就發起計畫──神經形態自適應塑膠可擴展電子系統(Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics,簡稱 SyNAPSE,正好是「突觸」之意),希望開發出低功耗的電子神經形態電腦。
IBM Research 成為 SyNAPSE 計畫的合作方之一。2014 年發表論文展示最新成果──TrueNorth。這個類腦計算晶片擁有 100 萬個神經元,能以每秒 30 幀的速度輸入 400×240pixel 的影片,功耗僅 63 毫瓦,比范紐曼架構電腦有質的飛躍。
英特爾 2017 年展示名為 Loihi 的神經形態晶片,包含超過 20 億個晶體管、13 萬個人工神經元和 1.3 億個突觸,比一般訓練系統所需的通用計算效率高 1 千倍。2020 年 3 月,研究人員甚至在 Loihi 做到嗅覺辨識。這成果可應用於診斷疾病、檢測武器和爆炸物及立即發現麻醉劑、煙霧和一氧化碳氣味等場景。
中國清華大學類腦計算研究中心的施路平教授團隊,開發針對人工通用智慧的「天機」晶片,同時支持脈衝神經網路和深度神經網路。2019 年 8 月 1 日,天機成為中國第一款登上《Nature》雜誌封面的晶片。
儘管已有零星研究成果,但總體來說,脈衝神經網路和處理器仍是研究領域的方向之一,沒有在業界大規模應用,主要是因為基礎演算法還沒有關鍵性突破,達不到業界標準,且成本較高。
附圖:▲ 不同製程節點的晶片設計製造成本。(Source:ICBank)
▲ 可重構計算架構與現有主流計算架構在能量效率和靈活性對比。(Source:中國科學)
▲ 異構整合成示意動畫。(Source:IC 智庫)
▲ 通用處理器的典型操作耗能。(Source:中國科學)
資料來源:https://technews.tw/2021/02/23/what-to-do-if-the-chip-cannot-keep-up-with-the-evolution-of-the-algorithm/?fbclid=IwAR0Z-nVQb96jnhAFWuGGXNyUMt2sdgmyum8VVp8eD_aDOYrn2qCr7nxxn6I
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