人工智能會(huì )取代人類(lèi)嗎？這個(gè)問(wèn)題一度引發(fā)全民熱議。雖然目前人工智能正在快速提“智”，但是這不代表它真的很聰明。相反，很多時(shí)候它還很傻很天真，仍然需要向人腦學(xué)習。
近日，以色列魏茨曼科學(xué)研究學(xué)院計算機科學(xué)系教授希蒙·厄爾曼發(fā)文表示，相信神經(jīng)科學(xué)能為人工智能發(fā)展提供進(jìn)一步的助力。那么，人工智能和神經(jīng)科學(xué)究竟有什么關(guān)系？神經(jīng)科學(xué)到底如何進(jìn)一步助力人工智能發(fā)展？深度融合神經(jīng)科學(xué)的人工智能將發(fā)生哪些變化？
神經(jīng)科學(xué)和人工智能本屬同源
談到人工智能和神經(jīng)科學(xué)之間的關(guān)系，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院副研究員王小理用兩句話(huà)來(lái)概括：同源分流、學(xué)科獨立；交叉融合、分久必合。
最初，人工智能與神經(jīng)科學(xué)是兩門(mén)各自獨立的學(xué)科，有著(zhù)不太一樣的研究對象、研究方法體系。從學(xué)科起源的時(shí)間原點(diǎn)來(lái)看，人工智能學(xué)科以1956年美國達特茅斯學(xué)院夏季討論班為緣起；而神經(jīng)科學(xué)誕生的標志可以回溯到1891年的神經(jīng)元學(xué)說(shuō)。這樣看神經(jīng)科學(xué)算是人工智能學(xué)科的“前輩”。
神經(jīng)科學(xué)更多地側重于生物學(xué)意義上的神經(jīng)活動(dòng)的規律，解析包括思維、情感、智能等在內的高級神經(jīng)活動(dòng)的發(fā)生機制，而意識起源問(wèn)題，則是神經(jīng)科學(xué)的終極目標，研究方法上神經(jīng)科學(xué)是以自然現象歸納為主的“實(shí)驗科學(xué)”。而人工智能是研究開(kāi)發(fā)能夠模擬、延伸和擴展人類(lèi)智能的理論、方法、技術(shù)及應用系統的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)，研究對象不是智能而是智能操控，現階段研究方法上是側重于對復雜現象進(jìn)行模擬仿真的“計算科學(xué)”。
“但可以將神經(jīng)科學(xué)和人工智能的關(guān)系簡(jiǎn)單理解為源和流。”王小理告訴科技日報記者，人工智能的興起和發(fā)展離不開(kāi)神經(jīng)科學(xué)成果的滋養。
正如希蒙·厄爾曼文章所述，早期人工智能領(lǐng)域的科學(xué)家將生物神經(jīng)系統作為參照對象，創(chuàng )造出了近年來(lái)盛行的“深度網(wǎng)絡(luò )”腦啟發(fā)架構，這是一個(gè)非常鮮明的“源流”案例，也一直為神經(jīng)科學(xué)家和人工智能領(lǐng)域科學(xué)家所津津樂(lè )道。但有些人工智能領(lǐng)域的專(zhuān)家，認為深度網(wǎng)絡(luò )前期是仿腦，后期發(fā)展了獨立的方法，因此認為，人工智能有自己的方法體系，基本可以?huà)侀_(kāi)腦科學(xué)。這樣的觀(guān)點(diǎn)其實(shí)是值得深入討論的。
中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所蒲慕明院士曾向記者表示，近年來(lái)，腦與神經(jīng)科學(xué)、認知科學(xué)的進(jìn)展使得人們在腦區、神經(jīng)微環(huán)路、神經(jīng)元等不同尺度觀(guān)測的各種認知任務(wù)中，獲取腦組織的部分活動(dòng)數據已成為可能，獲知人腦信息處理過(guò)程不再僅憑猜測，通過(guò)多學(xué)科交叉和實(shí)驗研究獲得的人腦工作機制更具可靠性。因此，腦科學(xué)有望為機器學(xué)習、類(lèi)腦計算的突破提供借鑒。
但是，人工智能對神經(jīng)科學(xué)發(fā)展的反哺或反饋作用也是客觀(guān)存在的。在神經(jīng)科學(xué)基礎研究階段，人工智能可以輔助研究人員解析復雜的腦神經(jīng)信號、腦神經(jīng)圖譜實(shí)驗數據，構建和模擬大腦模型系統等。在轉化應用階段，人工智能還能加速腦科學(xué)成果的應用，例如大腦疾病診斷與新療法成果的臨床轉化等。
打開(kāi)人工智能“黑箱”的幾條通路
事實(shí)上，沒(méi)有神經(jīng)科學(xué)大的理論突破，沒(méi)有對智能生物本原的認識，人工智能中的“智能”概念很可能就一直是個(gè)“黑箱”，而智能模擬與擴展就可能一直在“外圍”打轉。比如，美國國家工程院《21世紀人類(lèi)面臨的14大科技挑戰》報告就認為，人工智能目前存在的部分問(wèn)題是源于設計中并沒(méi)有充分考慮真實(shí)的大腦情況。而通過(guò)對人腦的逆向工程來(lái)揭示大腦的秘密，可以更好地設計出能同時(shí)處理多重信息流的計算設備。
目前神經(jīng)科學(xué)在助力人工智能發(fā)展上有幾條通路。王小理介紹，具體路徑上，可以延續認知經(jīng)驗主義思路的人工智能發(fā)展方向。例如，對于人工智能而言，目前總是用一個(gè)特定的任務(wù)去訓練它，而忽略了它接觸其他事物的過(guò)程。如果給智能體一個(gè)類(lèi)似成長(cháng)環(huán)境和成長(cháng)過(guò)程，是不是會(huì )讓它更智能呢？人類(lèi)的智慧是建立在溝通之上的，目前的人工智能體還沒(méi)有自主溝通能力， 這也是目前的人工智能水平與強人工智能的差距所在，也是未來(lái)的發(fā)展方向。
但也可能，希蒙·厄爾曼提出的借鑒人類(lèi)先天認知系統更具有意義。深入理解大腦的原始能力，從而實(shí)現高級的機器邏輯能力。人類(lèi)具備學(xué)習如何學(xué)習的能力，如果讓智能體學(xué)習如何學(xué)習，那么這種二階學(xué)習的關(guān)系也許會(huì )讓它學(xué)得更快，如果未來(lái)智能體有了想象力和計劃能力，那么它也許真的可以創(chuàng )造出一些我們人類(lèi)很難創(chuàng )造出的東西。
此外，神經(jīng)科學(xué)助力人工智能，在人工智能重大技術(shù)領(lǐng)域也有幾個(gè)方向。例如，構建統計關(guān)聯(lián)與特征關(guān)聯(lián)相結合的新型學(xué)習理論，實(shí)現“知識驅動(dòng)”與“語(yǔ)義驅動(dòng)”關(guān)聯(lián)統一；構建融合深度學(xué)習與強化學(xué)習、演化計算、主動(dòng)學(xué)習、畢生學(xué)習等仿生和自然計算理論的新型理論框架；實(shí)現大規模并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、進(jìn)化算法和其他復雜理論計算；具有自主學(xué)習能力的通用性人工智能系統等。
未來(lái)兩者深度融合大有可為
那么，深度融合神經(jīng)科學(xué)的人工智能將會(huì )發(fā)生什么變化呢？
對此，王小理認為，目前神經(jīng)科學(xué)與人工智能的融合，只占生物大腦計算原理的冰山一角。準確預見(jiàn)未來(lái)人工智能將如何發(fā)展很難，但如果洞察神經(jīng)科學(xué)、人工智能的學(xué)科發(fā)展規律和人類(lèi)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展大趨勢，粗略勾勒未來(lái)發(fā)展階段還是可能的，這對于找準創(chuàng )新突破口，明確創(chuàng )新主攻方向非常關(guān)鍵。這也是包括我國在內開(kāi)展相關(guān)腦科學(xué)預測和技術(shù)預見(jiàn)的初衷之一。
從當前到2025年，神經(jīng)科學(xué)繼續保持高速發(fā)展態(tài)勢，但顛覆性的理論成果還不多，在這一時(shí)期，人工智能和大數據技術(shù)是神經(jīng)科學(xué)發(fā)展的“加速器”。而到2030—2035年，神經(jīng)科學(xué)將迎來(lái)第一輪重大突破，在神經(jīng)感知和神經(jīng)認知理解方面出現顛覆性成果，從而反哺、革新人工智能的原有算法基礎和元器件基礎，人類(lèi)社會(huì )進(jìn)入實(shí)質(zhì)性類(lèi)腦智能研究階段。
到2050年，神經(jīng)科學(xué)將迎來(lái)第二輪重大突破，在情感、意識理解方面出現顛覆性成果，開(kāi)發(fā)出一個(gè)多尺度、整合、可驗證的大腦模型理論，類(lèi)腦智能進(jìn)入升級版，并將推動(dòng)人腦的超生物進(jìn)化，神經(jīng)科學(xué)和類(lèi)腦智能學(xué)科融為一體，人類(lèi)社會(huì )全面進(jìn)入強人工智能時(shí)代。當然，圍繞神經(jīng)科學(xué)和人工智能特別是強人工智能，還有許多科學(xué)理論和社會(huì )與倫理方面的問(wèn)題。
“我們相信，未來(lái)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域大有可為、未來(lái)神經(jīng)科學(xué)與人工智能融合大有可為。”王小理說(shuō)，從人類(lèi)科技文明長(cháng)河來(lái)看，神經(jīng)科學(xué)和人工智能是同一枚硬幣的兩個(gè)面，雖然相互獨立，但都有共同的指向：為人類(lèi)的生存和意識演化提供新可能。
原文鏈接：http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2019-03/18/content_417303.htm?div=-1
記者 陸成寬
官方微信
