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讓科學之光照亮大腦——科學大咖講述腦科學與人工智慧

讓科學之光照亮大腦——科學大咖講述腦科學與人工智慧

6月10日下午,科學院南路6號的中科院計算所一層會議室里人潮湧動,幾百名年輕學子云集一堂,只為聆聽「理解未來」系列講座第28期:耶魯大學心理學系教授、認知神經科學專家尼古拉斯·圖克·布朗和微軟亞洲研究院副院長、麻省理工學院電氣工程和計算機科學博士張益肇分享他們關於腦科學與人工智慧的最新成果和思想。

布朗說,今天,科學家們已經將「旅行者」號探測器送出了太陽系,也實現了對基因這一生命密碼的編輯,對人體最重要器官——大腦的了解卻仍然十分有限。一方面,大腦內有860億個神經元,結構極為複雜;另一方面,囿於技術限制,科學家很難對大腦活動進行精確、直觀的實時觀測。人類已然製造出了戰勝地球上最強圍棋選手的人工智慧AlphaGo,面對自身的大腦時,卻依舊如同霧裡看花。所幸的是,在近5年至10年間,隨著科技的飛速發展,研究大腦的技術手段也越來越趨向多樣化。現代腦科學作為一門年輕的學科,在短時間內得到了蓬勃發展。

實時腦成像:

幫助把控「走神」的注意力

布朗圍繞實時腦成像技術,為現場聽眾解讀了意識、思維、注意力等大腦的種種奇妙「密碼」,展現了人類大腦思維優化的無限可能。

注意力是布朗一直以來的研究重心。他說,從學習到工作,注意力在人類社會各個領域中都扮演著至關重要的角色。遺憾的是,我們通常很難對自己的注意力進行把控,往往在課堂上被老師點名批評或與周圍車輛發生碰撞后,才意識到自己的心不在焉。能夠及時發現走神並調整注意力,對個人及社會都具有現實意義。

布朗稱,以往研究注意力的方式是對研究對象進行fMRI(功能性磁共振成像)掃描,進而對數據進行分析。新興的fMRI技術測量的是神經元活動所引發的血液動力的改變,對人體不造成任何損傷,但需要專業人員耗費數月乃至一年來分析數據。而通過實時fMRI,數據分析可以在短短數秒之內完成。

布朗介紹了三種不同類型的實時fMRI,並重點講解了第一種,即通過實時fMRI獲悉研究對象關注的是什麼,又是何時開始走神,從而利用這些信息為研究對象提供反饋意見,讓被研究者本人對自己大腦的活動有一個清晰的認識,從而及時調整自己的行為。在這樣的實驗結束后,雖然實驗對象只是接受了實時fMRI掃描而不是專門的注意力訓練,但他們的注意力集中程度有所提高。

除了幫助提高注意力,實時fMRI還有重建記憶、診斷及治療抑鬱症等實際應用。在最新演算法和計算機雲技術的輔助下,實時fMRI技術乃至腦科學都處在發展的黃金階段。

人工智慧:

輔助腦疾病研究和治療

布朗演講后,張益肇博士將腦科學與人工智慧相結合,從另一個層面來探討如何利用人工智慧更好地認識和緩解少年自閉症、中年憂鬱症和阿爾茨海默症等帶來的挑戰。

他從跨學科領域的角度,闡述了人工智慧與腦科學之間千絲萬縷的聯繫。通過計算機視覺技術,人工智慧得以通過一個人的動作來了解對方,通過互動引導自閉人群與外界的交流。人工智慧還可以對嬰幼兒的大腦進行掃描,配合數據分析,得出罹患自閉症的概率,從而儘早對自閉症進行治療。除了計算機視覺,人工智慧的另一大領域是自然語言理解。現在,人工智慧已經可以通過對話交流,對抑鬱症患者的治療起到積極作用。在防治老年痴呆症方面,人工智慧也可以大顯身手,無論是App上的測試還是MRI腦部掃描,都可以對老年人群進行未雨綢繆的關懷,儘可能降低老年痴呆症對老年人生活質量乃至生命的危害。

張益肇總結說:「大腦的研究現在進入了一個大數據階段,人工智慧可以做一個輔助工具幫助這些科學家開展這些方面的研究。我相信,未來的前景會越來越好。」

專家對話:

腦科學與人工智慧結合

北京師範大學認知神經科學與學習國家重點實驗室長江學者特聘教授畢彥超女士作為嘉賓主持,與兩位主講人及北京大學心理與認知科學學院院長、麥戈文腦科學研究所常務副所長方方,普林斯頓大學講席教授、美國工程院院士李凱展開了對話討論,從各自專業的角度講述了當前的最新進展和主要挑戰,並探討了跨學科合作的各種可能性。各位大咖教授的精彩觀點與犀利論斷,讓現場觀眾深切感受到了腦科學與人工智慧結合所產生的巨大效用與深遠影響。

人類大腦的複雜與奇妙令人著迷,對於未來的展望激動人心。相信在科學家的努力之下,科學之光照亮大腦的幽深角落將只是時間問題。在科技創新的助力下,這一天絕非遙不可及。

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