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【有問有答】完整「人工腦」難製 局部「仿腦機」可行

2017-09-13
■仿腦機模仿人腦中的某個局部,實現特定的功能。 教圖供圖■仿腦機模仿人腦中的某個局部,實現特定的功能。 教圖供圖

能造出一個「人工腦」嗎?透過模仿真實神經細胞的硬件來構造神經迴路,或模仿人腦中的某個局部以實現特定的功能,或能造出一個「人工腦」。

我們已經知道,那些機械人只是裝了程序的機器,它們並不能思考和學習。可是,人類又確實很想造出一個可以和人腦相匹敵的「人工腦」,那麼,這個願望能實現嗎?

奠基人:先搞清楚人腦運作

對於這個問題,半個多世紀以前,神經網絡學說的奠基人之一麥克卡洛是這樣說的:「我們能不能設計出一台機器來做腦所能做的一切?對於這樣一個理論問題的回答是:如果你能用一種清晰而有限的方法說清楚腦能做什麼......那麼我們就能設計出一台機器......但是你能說清楚腦能做什麼嗎?」

所以,如果想要造出一台真正意義上的「人工腦」,首先必須真正了解腦是怎麼工作的,並且按照腦的工作原理來進行設計。

為此,在瑞士工作的南非科學家馬克蘭提出了一個「藍腦計劃」。它的第一步就是用仿照真實神經細胞的單元構造出大腦皮層中最基本的神經迴路模型,這一模型由一台並行的超級計算機(藍色基因)在2006年年底實現。

模仿一小塊鼠腦需兩台超算

利用這一模型,有望探索神經遞質的變化及添加藥物對神經組織產生的後果,這對腦的藥物學和醫學研究非常有意義。不過,為了模仿一立方毫米的鼠腦組織,「藍腦」就需要兩台超級計算機。

即使不考慮人腦中這些神經迴路彼此之間的複雜聯繫,光是大腦皮層中就有超過100萬個以上的這種迴路,這需要多少台超級計算機才行啊!

所以,目前來說,也許研製新的模仿真實神經細胞的硬件來構造此類迴路也是一種可能的途徑,而這方面的探索已經展開。

另一條路並不是從神經細胞開始,每一步都模仿真實的腦,最後造出模仿整個腦的「人工腦」,而是僅僅模仿人腦中的某個局部,實現特定的功能。

諾貝爾獎得主埃德爾曼的「仿腦機」就是這方面的一個有益嘗試。

仿腦機是根據腦的局部組織結構建立起來的,它通過經驗進行學習。與傳統的機械人不同,它是通過在原有設計中許多不同的「神經迴路」中進行選擇來實現學習的,而不是按照事先編制好的程序指令來工作。

基於小腦模型結構的仿腦機可以學會在兩側由交通錐隔離而成的曲折小徑中穿行,雖然開始時很笨拙,但是在經過學習以後,穿行就進行得越來越順利了。《十萬個為甚麼(新視野版)能源與環境II》■香港教育圖書公司

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