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类脑计算有望实现人工智能 谷歌AI准确识别涂鸦

[日期:2016-11-30] 来源:新智元  作者: [字体: ]

【新智元导读】大多数神经学家认为,大脑通过改变脑细胞或神经元之间的连接及其强度学习。但有实验结果表明,大脑的学习方式更类似计算机:将信息编码到神经元内的分子中,并从中读取用于计算的信息。大脑的学习过程涉及将类似字符串的东西存储在单个神经元内部的分子里,而不是重新改变神经网络的连接。这在学习与记忆研究领域还是一个全新的概念,瑞典的一项研究更是表明大脑可以记住简单数字信息,这对大脑可以存储信息却不可以存储数字的传统认知提出了挑战。

大多数神经学家认为,大脑通过改变脑细胞或神经元之间的连接及其强度学习。但有实验结果表明,大脑的学习方式更类似计算机:将信息编码到神经元内的分子中,并从中读取用于计算的信息。

计算机的学习过程是将信息编码成只含有 0 和 1 的字符串,存在可访问的寄存器中。按两种方式编码,计算机会根据寄存器的数量编成访问地址。提取信息时,计算机根据地址信息和编码方式来提取相应的信息。

计算过程是将两个字符串连成一个新字符串的过程,这对计算机的学习过程非常重要,因为原始输入的信息并不是可读的信息,而是通过某种计算过程将其转换成可读信息。计算过程中,计算机通过存储地址提取出两条字符串,通过计算生成新的字符串,再存储到新的地址中去。计算机学习得越多,获取的记忆就越多,从而利用这些存储的记忆学习。

大脑可以存储信息却不可以存储数字?不合理

大多数神经学家都同意大脑也会进行某种计算的说法,但认为大脑是通过改变脑细胞或神经元之间的连接来实现计算的,即大脑输入一堆无序的信息,帮助大脑改变结构,进而产生更加适应环境需要的行为。这个观点是由 Locke、Hume、Berkeley 等经验主义哲学家提出来的。

简单来说,就是经验对大脑产生影响,再影响大脑之后的经验。学习在神经科学领域的术语是“适应”(plasticity),这也进一步解释了大脑学习是因为受了经验的影响,而不是因为经验给大脑植入了事实信息。

但问题是,经验确实会给大脑植入事实信息。我们大多数人可以通过大脑根据环境构建的心理地图来知道我们的行为,比如接孩子的路上,我们会顺路去药店买点药。甚至有些昆虫也会绘制类似的心理地图,比如蜂蜜可以在它们的觅食范围将任何两点连接起来,一旦找到合适的觅食地点,就会回到蜂巢,通过一种特别的舞蹈来告诉同伴食物来源。Claude Shannon 在1948年发表的一篇论文提出了信息理论(information theory),认为可存储信息的东西却不可以存储数字这种说法是不正确的。神经科学家们对这个观点尚未达成共识,我经常会问我的同僚们,是否同意大脑通过改变神经连接来存储信息,他们都会回答是,但问到大脑是怎样改变神经连接来存储数字的,他们却被困住了,都拒绝回答。

大脑的学习过程不是改变神经网络的连接

最近,我向麻省理工学院一个工作站的 20 个优秀神经科学家们同样的问题。我们先聊了聊DNA的编码形式,认为这跟计算机缓存存储数字的方式非常相似。但当我问道怎样将数字存储到大脑中,有些人甚至生气了,都拒绝回答,直接转移话题问道:“什么叫数字?”

大脑可以记住间隔持续——简单的数字信息。最近,瑞典的一项相关研究表明,间隔持续记忆存储在大脑的Purkinje细胞中,而不是神经输入信息中。输入的信息进入大脑神经,形成大脑习得信息,再以神经信号的方式输出。

因此我们认为,神经内部的分子不停地转换,将信息存储在分子中,整个过程在分子中进行比在神经元中进行要快得多。大脑的学习过程涉及将类似字符串的东西存储在单个神经元内部的分子里,而不是重新改变神经网络的连接。这在学习与记忆研究领域还是一个全新的概念。

编译来源:http://nautil.us/blog/heres-why-most-neuroscientists-are-wrong-about-the-brain

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