脑科学到下个世纪或仍是前沿科学

2019-07-01 09:05:00 来源: 中国教育报 作者: 蒲慕明

  大脑是人体最重要的器官也可能是宇宙间最复杂的物体结构复杂功能复杂比最大的超级计算机不知道还要复杂多少倍这个复杂的物体是怎么出现的呢它是生物演化过程中的一个奇迹

  大脑外面有皱褶的这层叫大脑皮层是所有重要的脑功能的关键区域理解大脑不仅要知道大脑皮层的结构和功能还要知道大脑皮层里那些复杂的核团的功能为理解这些问题科学家至少花了200年时间

  现在我们对大脑的了解比如大脑如何处理信息神经细胞怎样编码和传导信息信息如何从一个神经元交互到另一个神经元这些传导机制都理解得比较清楚对不同的神经元做什么在各种功能中会产生什么反应也很清楚

  在过去的一个世纪里诺贝尔奖涉及的神经科学中的重要发现都跟大脑的信息编码储存相关但是我们只对神经细胞如何处理信息了解得很清楚对整个大脑复杂的网络结构了解不多

  到底是什么原理使得神经细胞在某种情况下发生某些反应我们并不是很清楚对大脑中的信息处理不太了解对各种感知觉情绪还有一些高等认知功能思维抉择甚至意识等理解得比较粗浅虽说脑科学已有相当的进展但是未知的比已知的要多得多打一个比方脑科学现在的处境相当于物理学和化学在20世纪初期的处境有很多事情已经搞清楚但是重大的理解和突破还没有出现所以现在的脑科学是生物科学里比较神秘的领域从这点来说脑科学将成为未来生命科学发展中很重要的一个领域年轻人将来想钻研科学的话脑科学就是前沿科学不但在这个世纪甚至下个世纪依旧是前沿科学

  为此我们希望启动一个由中国科学家主导的国际大科学计划做全脑介观层面上的神经连接图谱对于介观图谱不仅中国科学家感兴趣世界各国的科学家都有兴趣通过该计划人们能够研究动物特别是模型动物包括小鼠猕猴等跟人最相近的灵长类动物的大脑图谱其中一翼要做脑疾病的诊断与治疗形成各种新型的医疗产业另外一翼是类脑人工智能类脑计算脑机接口等与人工智能相关的新技术该领域对未来的人工智能产业具有重大影响这就是目前中国脑计划的方向也是大家公认的最好的方向与世界其他国家的脑计划相比虽然我们的计划启动得慢但我们的设计是最圆满的希望它的实施也是最圆满的

  脑科学研究的另外一个重要应用就是脑机智能技术类脑研究方面

  在该领域中未来很重要的一个发展方向就是脑机接口和脑机融合的新方法还有各种脑活动的刺激方法调控方法以及新一代人工网络模型和计算模型尽管现在的深度网络计算模型很好但与人脑相比还差得很远如果能够更进一步研发出类人脑的新型计算模型和新的类似神经元的处理硬件并将它们应用到新一代计算机上有可能做出更优秀更高效的计算机它们的计算能力也将更接近人类并且能耗更低效率也更高

  此外类脑计算机器人和大数据处理也是未来类脑研究的方向我重点谈谈图灵测试大家也许听说过图灵测试如何判断一台机器具有人的智能图灵在70年前就提出过这样一个设想在彼此看不到对方的情况下分别与一台机器和一个人对话并在对话过程中分辨出对方是机器还是人如果无法分辨出对方的身份就可以认定这台机器具有人的智能其中语义的理解是最关键的多年来人们一直希望做出能够通过图灵测试的机器通过测试的标准是只要有1/3的人在5分钟之内辨别不出跟自己对话的是机器还是人即可认定机器获胜

  小冰是微软亚洲互联网工程院在中国推出的人工智能聊天机器人可以通过对话不断提升自己增加自身的知识储备增强回应能力虽然问世多年的小冰具有很高的对话能力但人们还是很容易就知道它不是真的人而只是一台机器在今天如果真正要做出好的类脑智能必须依靠新的图灵测试什么是新的图灵测试除了语言能力之外测试指标还应包括对各种信息的感知能力与处理能力具体来说可以让一个机器人和一个人各自操作一只机械手来玩一个玩具同时要求他们彼此间就动作情况进行对话以便进行判别我们很容易发现类似测试可比跟一台计算机对话复杂多了团队合作方面也是测试内容叫一个机器人与人类合作进行某些活动比如进行比赛观察大家是否能够辨别出来队员中哪个是机器人哪个是人这些都是新的图灵测试所涵盖的内容

  我们可以期待未来二三十年内可能出现能够通过新的图灵测试的具有通用人工智能的类脑人工智能

  作者系中科院院士中科院神经科学研究所所长蒲慕明原载北京青年报有删改

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责任编辑大众教育

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