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作者丨朱萍、魏笑（见习记者）
编辑丨李欣夷
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当今世界关于未知探求最激动人心的两大范畴，一个是太空，另一个来自脑迷信。
“将来人工智能发展的方向，将是人机协同、人机共生。这不是简单的人类制造、控制、应用机器，更不是人工智能取代人类。而要完成人机共生的构想，离不开对人类大脑的深化了解，这也是脑迷信研讨受注重的缘由。”近日，清华大学人工智能研讨院院长、脑陆科技首席技术专家张钹在“醒悟·2021脑迷信开放日”会议上引见脑迷信研讨对人工智能的发展意义非凡。
人工智能的本质，是应用机器来模拟大脑的功能或人类的智能行为，这就决议了人工智能的发展与脑迷信、心思学亲密相关。
实践上，人工智能从1956年发展至今，阅历了两个阶段，即“符号主义”和“衔接主义”。但张钹指出，这两代人工智能实际上都存在严重的缺陷，不能成为人类智能行为的完备实际与模型。因此，发展第三代人工智能势在必行，其目的是建立可解释和鲁棒的人工智能实际和方法，发展安全、可信、牢靠和可扩展的人工智能技术。
人工智能和脑机接口两者结合，是将来的重要发展方向。“脑机接口系统里人的成分可补偿人工智能的缺乏，而人工智能的计算分析才能可助力脑机接口的信息分析。如在目的辨认中，辨认可以人去看，但是分析要靠人工智能。”美国医学与生物工程院会士、清华大先生物医学工程系教授高上凯向21新健康指出。
脑迷信技术运用广泛。在医学范畴，脑机接口能治疗神经肉体系统疾病。高上凯指出，目前很多神经肉体系统疾病既没有合适的药，手术也不顺应，而脑机接口能调理大脑的形状，运用于神经康复范畴。除医学范畴外，如今脑机接口的运用还扩展到非医学范畴，包括睡眠监测等。
“我觉得脑迷信是一个值得年轻人、乃至一切人投身一辈子的行业。一是它需求攻克的成绩太多了，一辈子都处理不完；二是大家都说地球的外面有一个有限的宇宙，但是我觉得我们往外面看，860亿个神经元也很大。虽然有很多成绩，但每处理一个技术壁垒，每处理一个科技成绩，它都协助我们人类在退化发展和幸福感的提高上行进了一大步。这是我想号召大家加入脑陆、加入脑迷信研讨的缘由。”脑陆科技现场脑机交互担任人斯坦福大学先生袁碧添表示。
发展第三代人工智能势在必行
人工智能的本质，是应用机器来模拟大脑的功能或人类的智能行为，这就决议了人工智能的发展与脑迷信、心思学亲密相关。
张钹引见，人工智能从1956年发展至今，阅历了两个阶段。第一代是“符号主义”，实际基础来自认知心思学。该实际以为“符号”是人类认知的基本单元，认知就是对“符号”的操作。根据该实际，可以建立人类感性行为的模型，通常又叫做“知识驱动的人工智能方法”。
第二代是“衔接主义”，实际基础来自神经迷信。该实际以为建立在神经网络基础上的亚符号处理，是人类智能行为的基础，根据该实际可以模拟人类感性行为（感觉、情感与直觉等），通常又称为“数据驱动的人工智能方法”。
但实践上，这两代人工智能实际都存在严重的缺陷，不能成为人类智能行为的完备实际与模型。张钹指出，由于符号主义存在“符号根基”成绩（thesymbol grounding problem），只能用来模拟人类的感性行为，不能用来模拟人类的感性行为和与周围环境的交互。而衔接主义虽然在模拟感性行为方面获得一些停顿，但是它不能提升到感性的高度，存在不安全、不可信、不牢靠和不易推行等缺陷。
从运用上看，目前的人工智能只能处理完全信息和结构化环境下的确定性成绩，如语音辨认、图像辨认、下围棋（完全信息博弈）等，与人类大脑所表现出来的随机应变和触类旁通的才能相去甚远。
因此，发展第三代人工智能势在必行。信息技术革命在二战前后末尾发展迅猛，其中重要的缘由，是信息范畴的三大基础实际的建立，即图灵的计算机实际（1936），香农的通讯实际（1948），维纳的控制论（1948）。这些实际助推信息革命的高速发展，但人工智能的发展恰恰相反，至今尚在实际基础，因此发展缓慢且迂回。
张钹指出，发展第三代AI的目的，是建立可解释和鲁棒的人工智能实际和方法，发展安全、可信、牢靠和可扩展的人工智能技术。“我们的发展思绪是把知识驱动和数据驱动的方法结合起来，充分应用知识、数据、算法和算力这四个要素，才能达到真正的人工智能。”
人工智能和脑机接口结合是大势所趋
张钹以为，虽然人工智能有60多年的发展，但如今基本上只是序幕，根本没有进入到核心成绩。如何进入核心成绩？这外面存在着“从0到1”的创新要求，而第三代人工智能正是要处理这一创新成绩。“如古人工智能面临的困难在于，我们对人类的智能尚不清楚。人工智能要做的是用机器来模拟人类的智能行为，不是模拟intelligence（智能）。”
清华大学集成电路学院副院长、副教授姜汉钧也指出，人工智能，本应是模拟人类的智能，但是由于如今我们对智能了解得太少，所以只能退一步模拟智能的行为。
张钹表示，人工智能发展的将来将是人机协同、人机共生。而完成人机共生的构想，离不开对于人类大脑的深化了解，这也是脑迷信研讨受注重的缘由。
因此，发展第三代人工智能的关键在于与脑迷信研讨结合。“基于深度学习的人工智能技术为什么表现得那么脆弱和容易受攻击，缘由在于我们所运用的人工神经网络模型与大脑实践的神经网络相比，过于简单。处理这个成绩的途径就是向大脑学习，构建愈加复杂和准确的神经网络模型，发展脑启示下的计算（Brain-inspiredcomputing）。”张钹称。
此外，大脑的智慧很大程度下去自于知识的运用，而不是数据。因此第三代AI的发展方向，应该是将知识驱动与数据驱动结合起来，这也是向大脑学习的必然结果。“这个成绩处理了，我们就既可处理衔接主义的可解释性和鲁棒性成绩，又可处理符号的根基成绩。”张钹称。
张钹引见，“探求大脑”就是要建立大脑功能与结构之间的关系，以及研讨当有脑疾病时，这种关系所发生的变化。与“探求大脑”亲密相关的研讨工作分成以下几个方面，“保护大脑”（Protecting the brain）、“应用大脑”（Exploiting theBrain）和“学习大脑”（Learning from the brain）等。这些范畴相反相成，共同推进脑迷信的发展。
人工智能和脑机接口两者结合，是将来的重要发展方向。高上凯引见，如脑机接口需求应用AI技术来解读大脑里的信号数据，AI则需求应用脑机接口能与大脑关联的特点来模拟人类的智能行为。
脑机接口（brain-computer interface，BCI），又称“大脑端口”“脑机交融感知”，是在人或动物脑与外部设备间建立的直接衔接通路，将为人类大脑功能的修复和拓展奠定基础。
“脑机接口要跟AI技术结合起来，脑机接口系统外面人的成分可补偿人工智能的缺乏，而人工智能的计算分析才能可助力脑机接口的信息分析。如在目的辨认中，辨认可以让人去看，但是分析要靠人工智能。”高上凯称。
高上凯指出，实践上，脑机接口是把人的智能和人工智能放到一个平台下去研讨，这两者其实是互补的。“假如能找到一个合适的方法，充分发挥人的智能和人工智能优势，一定会有一日千里的提高。”
谈到安全性成绩，姜汉钧表示次要应思索两点。一是算法的安全性，人工智能算法本身是不安全的，由于计算机与人类感知完全不同，所以如今提出人工智能管理，就是出于算法安全性的思索。二是运用的安全性，人工智能运用当前，触及到数据的隐私、知识产权等成绩，因此运用人工智能要更小心。
其实，安全性成绩的处理最终还是要靠脑迷信的研讨。姜汉钧指出，“由于一切的不安全成绩，都源于目前很多做法跟脑的做法完全不是一码事。”
脑迷信技术的实在运用
在医学范畴，脑机接口能治疗神经肉体系统疾病。高上凯指出，目前很多神经肉体系统疾病既没有合适的药，也不顺应手术，而脑机接口能调理大脑的形状，运用于神经康复范畴。如中风的病人偏瘫当前，戴上脑机接口的系统，应用大脑的可塑性调理可产生另外的控制思绪，使患者自动想象运动。
而除了医学范畴外，如今脑机接口的运用还扩展到其他范畴，如睡眠监测。脑陆科技结合创始人兼CMO吴寒峰指出，中国睡眠妨碍人群能够有3000万，去年已有1500—1600万人走入了医疗场景求医问诊。
脑陆研讨院卢树强向21新健康引见，在脑机接口监测睡眠过程中，脑机接口设备获取大脑信号，并基于人工智能算法作睡眠的临床分析和分类，还可以检测特定的睡眠节点。其基于实时计算过程，做实时交互，交互范式次要是针对每个人当前睡眠形状和大脑神经元能量的分布特点，婚配和引荐不同神经调控的节律，如特定频段的粉噪音或者白噪音，这样干涉方式才能有效。
脑机接口可以分为侵入式和非侵入式。上海交通大学智能交互与认知工程上海高校重点实验室主任吕宝粮向21新健康指出，侵入式可处理帕金森，难治性抑郁症，肉体厌食症等神经疾病，也可用于干涉毒品戒毒、赌博等，其在医学上的运用非常成功。非侵入产品则更多运用于大众。
卢树强引见，从技术发展角度看，非侵入式需不断接近侵入式采集的信号极限，同时应在整个过程中配合、协同侵入式做信号监测。“将来，非侵入式的设备具有侵入式的功能，甚至完成基于非侵入式脑机设备对于帕金森的干涉和治疗，在实际和技术道路上也是可行的。”
将来的趋向是侵入式和穿戴式结合起来。“做完手术后需求监控，监控基本上是运用可穿戴设备。”吕宝粮称。
在清华大学航天航空学院院长、神经调控技术国家工程实验室主任李路明看来，侵入和非侵入只是方法成绩，更重要的是经过技术提高，处理大众的成绩。
实践上，研讨脑机接口的动因，源于渐冻人患者，他们独一能正常输入的通道只要大脑。“渐冻人神经元系统的疾病使得浑身都不会动，手不能动，脚不能动，连眨眼都不会，由于眨眼还得有眼球肌肉的运动。而独一可以输入的通道就是大脑，由于大脑是好的。这是当时做脑机接口很大的动因。”高上凯称。
脑机接口一个必不可少的组成部分，是“芯片”，芯片面积越小，越容易深化大脑外部。而芯片一个重要特点是定制，姜汉钧表示，“实践上，集成电路行业发展特点是通用化。但是脑机接口这种新的运用，提出了与通用化相反的要求，即定制化。脑机接口等新型运用也在重塑芯片发展的趋向，或者说后摩尔时代集成电路发展的趋向，这意味着行业有很多发展机会。”
实践上，芯片最大的好处只是降低功耗。所谓智能芯片，只是把固定的算法弄到芯片里，并不是人工智能的通用芯片。“全体来讲，芯片的发展还是要靠运用去牵引，只需有需求，芯片设计大体都能跟上。”姜汉钧称。
提到“脑机接口”，就不得不提“脑起搏器”。作为脑机接口技术在医疗场景的实践运用，脑起搏器是什么？李路明引见，这是人类目前为止唯逐一个可以直接进入大脑、调控大脑的人工器械，其可以引领大脑、干涉很多脑活动。现有技术是把两根1.2毫米的电极植到大脑深部，用刺激器传导信号以调控大脑。
据了解，脑起搏器不只具有刺激大脑神经细胞的功能，有些还具有“脑机接口”的功能，能在人脑与外部设备之间建立无线衔接通路，经过无线传输的方式采集人脑深部的电信号数据，停止进一步的分析和研讨，有利于深化研讨运动妨碍致病的电生理机制，调整刺激参数，真正完成个体化精准治疗。
脑起搏器产品发展迅速，目前已发展到第二代。李路明引见，第二代脑起搏器较第一代产品有两个创新，一是从原先的单一频调控变为变频调控，可用于治疗难治性肌张力患者，使患者改善生活质量；第二个创新点在于远程调控，在患者植入脑起搏器后，可经过远程调控改变刺激器参数，大大节省医疗费用和工夫。
“此外，我们的脑起搏器次要目的不输国外。脑起搏器曾经完成了13000多个名患者的植入，最长的工夫是11年零6个月，且次要目的超过了出口产品。我们从2016年末尾曾经走出国门，在巴基斯坦、孟加拉、印度和英国完成了临床运用。”李路明称。 |
