用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

袁越

俄羅斯億萬富豪德米特里·伊茨科夫（Dmitry Itskov）是一個(gè)喜歡幻想的人，他于2011年發(fā)起了“2045行動(dòng)”（2045 Initiative），希望在2045年他65歲之前把自己的意識(shí)上傳到一臺(tái)電腦中去，這樣他的靈魂就可以永生了。

要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，首先必須搞清楚意識(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。神經(jīng)科學(xué)家們普遍認(rèn)為，人類的意識(shí)存在于大腦神經(jīng)元的連接方式之中。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）于2010年啟動(dòng)了“人類神經(jīng)連接組學(xué)計(jì)劃”（Human Connectome Project），希望能把人類大腦中所有神經(jīng)元的連接方式全都畫出來，就像當(dāng)年的人類基因組計(jì)劃一樣。伊茨科夫也為這項(xiàng)計(jì)劃投資了一大筆錢，希望能借助這項(xiàng)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)自己的理想。

一家法國(guó)電視臺(tái)拍攝了一部名叫《大腦工廠》（Brain Factory）的紀(jì)錄片，為觀眾梳理了這項(xiàng)計(jì)劃的來龍去脈和伊茨科夫的野心。據(jù)該片介紹，神經(jīng)科學(xué)家們?cè)谝链目品虻馁Y助下，動(dòng)用了世界上最先進(jìn)的核磁共振成像儀，已經(jīng)初步畫出了部分人類大腦神經(jīng)元的連接模式。問題在于，僅僅這一部分神經(jīng)元就已經(jīng)復(fù)雜到難以解讀的程度了。要知道，人腦中一共有大約1000億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元都和另外幾十甚至上百個(gè)神經(jīng)元有聯(lián)系，光是把這些連接都畫出來就已經(jīng)是一項(xiàng)幾乎不可能完成的任務(wù)了，更不用說還要去分析其中的規(guī)律。

于是，在這部片子的結(jié)尾，幾乎所有被采訪到的科學(xué)家都承認(rèn)，這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)難度太大了，目前還看不到任何希望。

但是，阿爾法圍棋（AlphaGo）的出現(xiàn)改變了一切。這套基于“深度學(xué)習(xí)”算法的人工智能電腦程序戰(zhàn)勝了世界最頂尖的職業(yè)圍棋高手，讓神經(jīng)科學(xué)家們看到了曙光，他們希望能夠借助人工智能的力量，幫助他們解決這個(gè)看上去無比復(fù)雜的問題。

2018年2月20日出版的《自然》（Nature）雜志就介紹了這樣一個(gè)案例。舊金山一家私立神經(jīng)科學(xué)研究所的史蒂夫·芬科伯納（Steve Finkbeiner）博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組試圖運(yùn)用掃描儀研究大腦神經(jīng)元的功能，但這套設(shè)備產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了他們的分析能力。于是，芬科伯納和谷歌的人工智能部門展開合作，利用谷歌提供的深度學(xué)習(xí)算法幫助自己分析這些數(shù)據(jù)，取得了意想不到的成功。

深度學(xué)習(xí)算法的核心是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也就是通過模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行模式，使計(jì)算機(jī)具備像人類一樣的思考和學(xué)習(xí)的能力。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的阿爾法圍棋程序戰(zhàn)勝了最強(qiáng)的人類大腦，這件事讓不少人相信，也許只有借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)才能徹底搞清生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的秘密。

比如前文提到的“人類神經(jīng)連接組”看上去就是一團(tuán)亂麻，似乎毫無規(guī)律可言，但借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)家已經(jīng)可以做一些簡(jiǎn)單的分析工作了，比如已經(jīng)有人借助人工智能分析腦電波，猜出了受試者正在看什么樣的圖片。

這項(xiàng)研究再繼續(xù)發(fā)展下去就是讀心術(shù)了，于是不少人提出抗議，認(rèn)為這項(xiàng)研究有悖倫理。2018年3月10日出版的《新科學(xué)家》（New Scientist）雜志刊登了一篇文章，認(rèn)為我們不必?fù)?dān)心自己的那點(diǎn)小心思被機(jī)器看出來，因?yàn)槟壳暗难芯克骄嚯x真正的讀心術(shù)還差得遠(yuǎn)。但是，這項(xiàng)研究有助于幫助那些殘障人士提高生活質(zhì)量，比如已經(jīng)有人制造出了一種讀心機(jī)器，能夠幫助殘疾人通過意念來控制機(jī)械臂，做出簡(jiǎn)單的動(dòng)作。

雖然目前這套設(shè)備所能做出的動(dòng)作十分有限，但想當(dāng)初阿爾法圍棋從戰(zhàn)勝歐洲冠軍到戰(zhàn)勝世界冠軍只用了不到半年的時(shí)間。人工智能的發(fā)展速度往往超出人們的預(yù)期，讓我們拭目以待吧。