計算：從自然到然

魯媛媛

“機器人能否終將統治世界？”沒人知道答案，但這絲毫也不影響人們對這個充滿哲學色彩的計算話題繼續保持好奇。

從電腦被發明的那一刻起，人與機器的交流就像一部默片。無論借助的是鍵盤、鼠標或觸摸屏，我們總是以無言的方式傳遞著自己的喜怒哀樂。但在眾多科學家或者科幻家的心里，人與機器的互動遠遠不僅于此，于是各種人工智能的場景不斷在電影中閃現，而現實生活中，連接人與機器的語音感知則一直是被人類渴望征服的難點。

現在，通過最新的“深度神經網絡（DNN， Deep Neural Networks）”技術，微軟“跨越語言，溝通無礙”的語音翻譯系統將這一切都變得非常自然。當人們手持麥克風，對著電腦說出自己的語言后，電腦就可以把它變為你希望呈現的語種，并保持你原有的語音語調配合字幕朗讀出來。

這個名字看上去有些神秘的技術可不是一個“愿景”。最近一段在新浪微博上瘋傳的機器翻譯視頻，就為這個愿景做了一次很好的注腳。當天，當天津高校的學生在微軟亞洲研究院舉辦的“二十一世紀的計算大會”上看到微軟公司全球首席研究官里克·雷斯特（Rick Rashid）博士所帶來的這一演示時，有人即時就發微博呼吁：“如此棒的技術，大會的同聲傳譯人員可以休息了。”甚至有個學生興奮地向Rick提問：“機器人能否終將統治世界？”

這個問題也許曾在許多愛好科幻的小朋友心中縈繞不去，但作為一個高校的學生，能夠重新點燃自己兒時的幻想，這不能不說是科技所帶來的“魔力”。而在微軟研究院，所有的研究都是基于夢想而生。在其創始人Rick看來，“基礎研究的價值之一就在于從某種意義上講，沒有人知道它能給我們帶來什么。”

把不可能變為自然

每天早晚都刷牙的人也許并不會去思考，刷牙這件事曾經是一件多么不可思議的事情，但絕大多數的技術發展都經歷了類似從不可能到可能，然后自然而然的過程。著眼于未來計算的“自然而然”，哪怕眼下還壓根看不到它可以實現的可能，這就是微軟研究院的工作理念。

與大多數跨國公司在中國的研發機構不同，微軟亞洲研究院并不是做產品開發的機構，它從事的是自然用戶界面、新一代多媒體、以數字為中心的計算、互聯網搜索與在線廣告、計算機科學基礎研究等基礎性研究，這些項目也許要到5年甚至10年后才會成為商用的產品。更為不同的是，每位微軟亞洲研究院的研究員都有充分的自由去研究自己感興趣的方向而不用擔心任何資金方面的問題——實際上，他們的研究經費由微軟總部全額撥付，這也使得他們不需要像其他企業的研究院那樣去找產品線“化緣”。

對于科學狂熱份子來說，這可能是他們夢寐以求的地方，但在現任院長洪小文看來，肩負以改變人類未來生活為己任的科學研究者，必須要忍受一次次的失敗與否定，但這又不能使其原有的想象力受到局限。

比如高寫實、能說會動的3D真人頭像；所握即所得的數字筆；視頻人臉識別技術等，當最初微軟研究院決定去做這些基礎研究的時候，他們所持有的唯一目的就是如何重新構想人機之間的交互，并讓這種交互變得更加自然。單獨來看，也許每個技術所能折射出的最終應用還有些模糊，但是當研究積累到一定階段，令世人驚奇的成果就“自然而然”地出現了。

正如Kinect的廣告語所言：“You are the controller（你就是遙控器）”。它讓每個人都能輕松成為玩家，帶給用戶前所未有的娛樂體驗。而在此背后，凝結的是微軟研究院多年的研究成果。Kinect發布僅僅兩個月，就售出了超過800萬臺，平均每天銷售133333臺，被吉尼斯世界紀錄評為有史以來銷售最快的電子消費產品。

然而Kinect帶來的驚喜并不僅限于此，來自世界各地的發燒友和研究人員正將它延伸至更廣闊的領域——醫療復健、教育、日常生活等眾多領域。2011年6月，基于Windows非商業Kinect軟件開發工具包（Kinect for Windows SDK beta）發布，使得越來越多個人開發的Kinect應用視頻被傳到YouTube網站上，展示Kinect是怎樣轉變和提高人們學習、生活和創新的方式。

如今，“Kinect效應”開始在世界各地蔓延：為美國患孤獨癥的孩子帶去歡樂，幫助英國醫院的中風患者康復，讓西班牙醫生通過手勢控制手術等。當這一切自然發生的時候，你還需要去一再確認技術將如何改變世界嗎？

研究的基礎之本

“計算機行業與其他行業一樣，在其發展過程中，總是需要有一家公司投資于基礎研究。目前，這家公司碰巧就是微軟。”卡耐基梅隆大學計算機系主任Jeannette M. Wing認為，“微軟研究院最重要的意義在于它在整個‘學術界—產業界—政府的研究生態系統中所扮演的角色。”

作為微軟研究院的創始人，Rick數十年來一直保持的就是對基礎研究的堅持。這可能會讓很多人不解：許多公司為了搶占市場機會，會直接收購別的公司現有的技術，而微軟顯然也有這個實力，為什么還要自己去研究？是不是為了把更多的知識產權掌控在手？

對此，Rick的解釋耐人尋味：“我們確實獲得了大量的知識產權，但我認為這并不是微軟長期投資于基礎性研究最真實、最主要的原因。”

在他看來，基礎研究機構就像一個早期預警系統，總是能告訴我們新的想法、新的技術。因而在此方面的投入實際上是為了微軟未來的生存進行投資，如果未來有了新的局面、新的需求，微軟就可以隨時做好準備、產生改變。據Rick回憶：“20年前微軟做出堅守基礎研究決定時的那些競爭對手現在大多數都不在了，而微軟仍然存在，并且發展越來越大。這說明我們對基礎研究做出的大量投資，使得我們有能力積極地適應、積極地變化。為什么我們一直能夠產生高價值的產品影響我們的未來，我想這就是核心、這就是關鍵。”

如今，微軟搭載其最新Windows 8操作系統所推出的平板電腦Surface又引領了業界新的搶購風潮。但據微軟亞洲研究院院長洪小文博士透露，微軟研究院已經投入到更面向未來的基礎研究中，比如進一步改善人類對電腦屏幕的觸感。目前在微軟研究院的實驗室里，研究人員已經可以實現當人類觸摸屏幕上的虛擬鍵盤時，屏幕會通過反彈的深淺力度來回應使用者的手指，并讓其明確感知到所觸摸的按鍵是什么；或者通過增加屏幕某一區域的粗糙感來告知使用者與其他區域的不同。

洪小文表示：“自然而然是人機交互的終極目標，為了實現這一目標，我們需要讓機器對人類做出的指令有著更為‘人性化的回應。”聽上去也許有些神奇，但在微軟研究院看來，一切終將自然而然。