腦科學(xué)＋人工智能
—— 開(kāi)啟未來(lái)無(wú)限可能

編輯_耿黎明

腦科學(xué)＋人工智能
—— 開(kāi)啟未來(lái)無(wú)限可能

編輯_耿黎明

現(xiàn)在，人工智能已經(jīng)可以通過(guò)對(duì)話交流，對(duì)抑郁癥患者的效治療起到積極作用

隨著科技的飛速發(fā)展，研究大腦的技術(shù)手段也越來(lái)越趨向多樣化。現(xiàn)代腦科學(xué)作為一門(mén)年輕的學(xué)科，在短時(shí)間內(nèi)得到了蓬勃發(fā)展。專家紛紛表示，腦科學(xué)與人工智能的交叉融合勢(shì)必引發(fā)新的科技革命和產(chǎn)業(yè)革命，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)深刻影響人類的思維范式和生活方式，成為人類認(rèn)識(shí)世界的全新視角。

腦科學(xué)與人工智能蓬勃發(fā)展

注意力是前普林斯頓大學(xué)、現(xiàn)任耶魯大學(xué)心理學(xué)系教授，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)專家Turk-Browne一直以來(lái)的研究重心。從學(xué)習(xí)到工作，注意力在人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中都扮演著至關(guān)重要的角色。遺憾的是，我們往往很難對(duì)自己的注意力進(jìn)行把控。往往是課堂上被老師點(diǎn)名批評(píng)、或者直到與周圍的車輛發(fā)生碰撞，人們方才意識(shí)到自己的心不在焉。能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)走神，將注意力進(jìn)行調(diào)整，對(duì)個(gè)人及社會(huì)都有著莫大的意義。Turk-Browne教授稱，以往對(duì)注意力開(kāi)展研究的方式是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行fMRI（功能性磁共振成像）掃描，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

與醫(yī)院常見(jiàn)的MRI的結(jié)構(gòu)性成像不同，新興的fMRI是利用磁振造影來(lái)測(cè)量神經(jīng)元活動(dòng)所引發(fā)的血液動(dòng)力的改變，且對(duì)人體不造成任何損傷。然而，fMRI需要專業(yè)人員在實(shí)驗(yàn)室中耗費(fèi)數(shù)月乃至一年的時(shí)間來(lái)分析數(shù)據(jù)。

對(duì)于科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，這般漫長(zhǎng)的過(guò)程無(wú)疑是不利于研究進(jìn)行的。而通過(guò)實(shí)時(shí)fMRI，Turk-Browne教授指出，科學(xué)家們得以在短短數(shù)秒之內(nèi)展開(kāi)數(shù)據(jù)分析。這就形成了一個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們可以了解到人們大腦的實(shí)時(shí)活動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)反饋影響實(shí)驗(yàn)對(duì)象的大腦，而實(shí)驗(yàn)對(duì)象最終的數(shù)據(jù)自然也會(huì)影響到科學(xué)家的分析結(jié)果。

張益肇博士從跨學(xué)科領(lǐng)域的角度闡述了人工智能與腦科學(xué)之間千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，人工智能得以通過(guò)一個(gè)人的動(dòng)作來(lái)了解對(duì)方，通過(guò)互動(dòng)引導(dǎo)自閉人群與外界的交流。

人工智能還可以在嬰幼兒時(shí)期對(duì)孩子的大腦進(jìn)行掃描，配合數(shù)據(jù)分析，得出罹患自閉癥的概率，從而盡早對(duì)自閉癥進(jìn)行治療，收到更好的預(yù)后效果。除了計(jì)算機(jī)視覺(jué)，人工智能的另一大領(lǐng)域就是自然語(yǔ)言理解。

現(xiàn)在，人工智能已經(jīng)可以通過(guò)對(duì)話交流，對(duì)抑郁癥患者的效治療起到積極作用。人工智能大顯身手的另一腦科學(xué)領(lǐng)域則是老年癡呆癥。無(wú)論是app上的測(cè)試還是MRI腦部掃描，都可以對(duì)老年人群進(jìn)行未雨綢繆的關(guān)懷，盡可能降低老年癡呆癥對(duì)老年人生活質(zhì)量乃至壽命長(zhǎng)度的危害。

科技創(chuàng)新讓一切不無(wú)可能

近日，在中科院學(xué)術(shù)會(huì)堂召開(kāi)的“腦科學(xué)與人工智能”科學(xué)與技術(shù)前沿論壇上，中國(guó)工程院院士、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)李德毅作了《自駕駛認(rèn)知》報(bào)告。他認(rèn)為，基于駕駛的圖靈測(cè)試可大大推動(dòng)我國(guó)類腦研究和無(wú)人車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。事實(shí)上，對(duì)腦認(rèn)知的度量和測(cè)試一直是人工智能關(guān)注的焦點(diǎn)。

那么，為什么聚焦人的大腦？在會(huì)上，中科院外籍院士、中科院神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng)蒲慕明介紹說(shuō)，人類大腦有1000億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，彼此之間由大量的神經(jīng)纖維連接成極為復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。目前，腦科學(xué)最有待突破的就是理解人腦高級(jí)認(rèn)知功能的神經(jīng)網(wǎng)路基礎(chǔ)，也是今后人工智能模擬人的發(fā)展方向。

顯然，對(duì)大腦的恰當(dāng)模擬是制造出人工智能的關(guān)鍵。然而，直到現(xiàn)在我們對(duì)人腦工作原理的了解仍然十分粗淺，更談不上對(duì)它的精確模擬。蒲慕明表示，腦科學(xué)是人類理解自然界現(xiàn)象和人類本身的“最終疆域”，是本世紀(jì)最重要的前沿科學(xué)之一。當(dāng)條件成熟時(shí)，腦科學(xué)同計(jì)算機(jī)科學(xué)的融合發(fā)展能夠更加緊密，沒(méi)有人能想象出它將會(huì)爆發(fā)出多大的能量。

腦科學(xué)能為人工智能帶來(lái)什么？專家介紹，腦科學(xué)可以為人工智能提供生理學(xué)原理、數(shù)據(jù)、機(jī)制等，并啟發(fā)更具通用性和自主性的人工智能新模態(tài)。“就像知識(shí)遷移是人類天生的技能，機(jī)器模仿生物從熟悉領(lǐng)域到未知領(lǐng)域的學(xué)習(xí)方法，構(gòu)建跨領(lǐng)域、跨模態(tài)遷移學(xué)習(xí)模型，充分利用大量舊的已標(biāo)注樣本和當(dāng)前少量標(biāo)記數(shù)據(jù)，訓(xùn)練新模型，解決新問(wèn)題。”中科院院士、中科院自動(dòng)化研究所研究員譚鐵牛認(rèn)為，只有充分借鑒腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)乃至心理學(xué)的先進(jìn)成果，突破現(xiàn)有理論與方法固有的局限性，才能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能模式識(shí)別理論與方法的創(chuàng)新。

譚鐵牛介紹，近幾十年人工智能的快速發(fā)展具體表現(xiàn)在一些智能算法，如深度學(xué)習(xí)的成功應(yīng)用，其秘訣在于，構(gòu)建一個(gè)大型的數(shù)據(jù)庫(kù)及大規(guī)模計(jì)算能力的提高。如今，深度學(xué)習(xí)在人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別上的精度甚至超過(guò)了人類。數(shù)據(jù)顯示，微軟、谷歌、百度的語(yǔ)音識(shí)別錯(cuò)誤率已經(jīng)低于人類的5%，人工智能將繼續(xù)在語(yǔ)言、圖像和視頻處理等方面取得更大的進(jìn)展。

反過(guò)來(lái)，人工智能能否啟發(fā)腦科學(xué)研究？在蒲慕明看來(lái)，答案是肯定的。人工智能可以為腦科學(xué)提供仿真模擬手段、系統(tǒng)與平臺(tái)，支持科學(xué)假設(shè)的驗(yàn)證，并為其提供廣泛的應(yīng)用前景。“腦科學(xué)與人工智能的進(jìn)一步交叉融合，有望在若干特色方向上取得突破，對(duì)探索人類的智能本質(zhì)、提升人類的智能極限、推動(dòng)社會(huì)的智能化水平具有重要研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。”蒲慕明說(shuō)。

人類大腦的復(fù)雜與奇妙令人著迷，關(guān)于未來(lái)的展望則激動(dòng)人心。在科學(xué)家的努力之下，科學(xué)之光照亮大腦的幽邃角落將只是時(shí)間問(wèn)題。在科技創(chuàng)新的助力下，這一天已不再遙不可及。

（內(nèi)容來(lái)源_經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)）