人工智能的深度學(xué)習(xí)算法里，缺的是語境，計算機(jī)搞不懂這個

大腦被稱為“已知宇宙中最復(fù)雜的物體”，吸引了人類歷史上無數(shù)最聰穎的頭腦去破解它的秘密。從認(rèn)為思想和情感來自心臟，到進(jìn)入腦中心觀，再到用各種隱喻來幫助認(rèn)識腦，人類在認(rèn)識大腦上走過了一條漫長的路。英國曼徹斯特大學(xué)動物學(xué)教授、神經(jīng)科學(xué)家馬修·科布在《大腦傳》中，為我們展現(xiàn)了一部腦科學(xué)全史，還講述了腦科學(xué)研究對計算機(jī)、人工智能、腦機(jī)接口等領(lǐng)域的誕生和發(fā)展產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。

7月14日晚，中信出版集團(tuán)特邀《大腦傳》作者馬修·科布和中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心高級研究員仇子龍，進(jìn)行了主題為“揭秘大腦的奇跡：幸福力、創(chuàng)造力與腦機(jī)融合的未來”的對談。

其實我們不知道

馬修·科布談到寫作《大腦傳》時堅持對我們不知道的事情保持坦誠和開放的。他的編輯曾發(fā)郵件問他，大腦到底是怎么工作的？科布說：“其實我們不知道?！本庉嬚f：“咱們不能這樣講，每本關(guān)于大腦的書都對此有個說法。要么是跟量子力學(xué)有關(guān)，要么是跟化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，你懂的，總歸要有個說法?！钡撇颊J(rèn)為：“在這方面，科學(xué)家沒有達(dá)成共識，我們不知道?！笨撇枷雮鬟_(dá)的是，人類不斷加深對大腦的理解，但與此同時，我們?nèi)匀幻媾R著巨大的鴻溝和知識匱乏。

仇子龍研究員表示非常認(rèn)同科布教授的觀點?？撇冀淌谘芯康氖切嵊X系統(tǒng)，仇子龍研究的是基因與蛋白質(zhì)，所有從事大腦相關(guān)研究的人，都會思考大腦是如何工作的。以仇教授為例，他會思考腦疾病是如何產(chǎn)生的，正常的大腦如何一點點變得與其他大腦不一樣。

《大腦傳》里談到了大腦的工作方式。大腦有兩個主要驅(qū)動力來源——電和化學(xué)。這就是為什么對于特定的腦疾病，一些藥物化合物能起作用的原因，以及抗抑郁藥和增強(qiáng)大腦某部分能夠產(chǎn)生效果的原因。仇子龍說，這就是為什么必須要搞懂大腦的化學(xué)，盡管實際上已經(jīng)停滯了許多年，現(xiàn)在幾乎所有治療主要精神疾病的藥物都是在半個世紀(jì)前研發(fā)出來的，目前沒有什么實質(zhì)性的進(jìn)步。

科布教授也說，這是現(xiàn)在面臨的主要挑戰(zhàn)。他認(rèn)為全世界的人都正在遭受這方面的痛苦，因為現(xiàn)在大家都更能認(rèn)識到精神健康的問題。當(dāng)你或你的家人有精神健康問題時，你想到的第一件事是去看醫(yī)生，拿到藥物進(jìn)行治療。但對于大多數(shù)精神疾病來說，并沒有可用藥物，這是非常非常令人擔(dān)憂的。大腦是非常非常復(fù)雜的，因此開發(fā)治療手段十分艱難。

能從某個特定的方面判斷一個人有多聰明嗎？

關(guān)聯(lián)到大腦功能的另一個大眾話題是，能從某個特定的方面判斷一個人有多聰明嗎？對此，仇子龍?zhí)岬搅艘豁椦芯?。英國生物樣本庫?0萬個基因組，把人們的DNA序列與他們的醫(yī)療記錄和他們的生命歷程關(guān)聯(lián)在一起，所以研究人員現(xiàn)在可以發(fā)現(xiàn)各種情況與基因序列之間的相關(guān)性。2018年，研究者試圖找出基因特征與人們是否能獲得學(xué)士學(xué)位、從大學(xué)畢業(yè)的聯(lián)系。他們發(fā)現(xiàn)大約2000個基因特征可以用來做出一些預(yù)測，例如某個人從基因評分上看似乎挺聰明，更有可能從大學(xué)畢業(yè)，而另外一個人則可能性小很多。從他們發(fā)現(xiàn)的基因評分上，能預(yù)測5倍的個體間差異。如果搞懂更多基因的話，也許在基因特征中的某些部分可以預(yù)測一些東西。但這就引出一個悖論，一方面我們想要搞清楚大腦如何工作，另一方面我們不想制造社會不平等。有的孩子有很大可能性考上大學(xué)，另一些孩子則希望不大，但是他們也應(yīng)該被鼓勵成為更好的自己。對此，科布教授認(rèn)為，關(guān)于基因序列，大家要記住的關(guān)鍵點是，很多很多的基因，其實影響非常非常小。人類大約有20000個蛋白質(zhì)編碼基因，還有很多其他的基因可以調(diào)節(jié)這些基因的活動。你也許可以預(yù)測一些事情，但這都是概率性的，不是決斷性的預(yù)測。即使非常簡單的特征，事實上也是非常復(fù)雜的。在學(xué)校里我們都學(xué)過，如果父母的眼睛都是藍(lán)色的，那么他們的孩子也是藍(lán)色的眼睛。因為父母都是藍(lán)眼睛，這意味著孩子獲得了兩個藍(lán)眼睛基因，所以孩子只能是藍(lán)眼睛。但實際上并非如此。關(guān)于眼睛顏色的最新研究表明，有超過60個基因參與決定我們眼睛的顏色，所以基本上可以說，任何眼睛顏色的人，他孩子的眼睛都有可能是任何顏色，這取決于那60多個基因的變化。

所以科布教授認(rèn)為確實存在道德難題，所有這些信息非常有力量，但很明顯，有些方面是令人不安的，比如造成潛在的不平等，給個人貼上擁有特定潛力的標(biāo)簽。而事實上，這只能在他們生命進(jìn)程中通過努力得以證實。來自父母的遺傳和我們自己的境遇讓我們成為了我們，有些時候，事不由人，我們無法發(fā)揮自身的潛力。

大腦功能是存在定位的，但這也可能改變

19世紀(jì)的人都相信顱相學(xué)。所有歐洲作家、知識分子，都相信這個，甚至包括維多利亞女王。這種思想背后的概念是，功能是有定位的，你大腦的某一個部位負(fù)責(zé)某種功能。當(dāng)時所有的科學(xué)家都傾向于認(rèn)為這是正確的，公眾對此也相當(dāng)確信。

科布教授說：“當(dāng)我們談?wù)撊祟惻c其他靈長類動物的關(guān)系時，關(guān)于功能定位的一個最好例子就是我現(xiàn)在正在做的事：說話?！?/p>

說話是由一塊區(qū)域?qū)ｉT控制的，這是非常具體的位置，就在大腦的左前側(cè)，并且僅僅是在大腦的一側(cè)。當(dāng)法國科學(xué)家在19世紀(jì)中期發(fā)現(xiàn)這一點時，他們非常不高興，因為他們讀過笛卡兒。笛卡兒說心智是一個整體，因此大腦也必須是一個整體。法國腦科學(xué)家、解剖學(xué)家也說過，身體是對稱的，大腦看起來也是對稱的。這種想法可能是因為從外在看不見這個區(qū)域，不能從解剖學(xué)上觀察到這種差別，就認(rèn)為大腦這邊跟那邊看起來是一樣的。但很明顯，大腦的這一側(cè)是負(fù)責(zé)控制語言的，左腦中風(fēng)的人會失去他們的說話能力。

但還需要注意的是，大腦具有驚人的可塑性，它是可變的。

有一篇令人震驚的論文，講的是一位四十多歲的美國女性的事。他們在1998年對她做了掃描檢查，當(dāng)時她25歲。他們發(fā)現(xiàn)她的大腦實際上連一半都沒有。她的左腦完全缺失了。如果你看掃描結(jié)果，只有一團(tuán)黑，因為那里什么都沒有，是空的。但是她正常從大學(xué)畢業(yè)了，直到現(xiàn)在，她完全正常。她的案例令人驚訝，研究者認(rèn)為發(fā)生了這樣的事：在她還在母親子宮里的時候，發(fā)生了一次中風(fēng)，使她大腦的這一部分嚴(yán)重受損，壞死掉了。但是到她成為一個嬰兒時，她的大腦以某種方式進(jìn)行了重新構(gòu)建。不僅僅是基因問題，這也跟我們?nèi)绾闻c他人互動有關(guān)，語言功能尤其如此。

這是18世紀(jì)的人們非常感興趣的東西。如果讓孩子自己生活，那么孩子會說什么語言呢？人們相信如果一個孩子被放在沒有人說話的地方，會出現(xiàn)亞當(dāng)和夏娃的語言。然而，結(jié)果是這個孩子不會說話。當(dāng)你年輕的時候，學(xué)習(xí)語言是很容易的，而當(dāng)你上了年紀(jì)，學(xué)習(xí)語言變得很困難，因為大腦已經(jīng)變化了?？伤苄赃@個概念很吸引人，常常與非常具體的臨床案例有關(guān)，就比如這位女士的情況，或者那些從中風(fēng)中驚人地恢復(fù)過來的人。中風(fēng)本來應(yīng)該使他們完全癱瘓，但他們最終過上了正常的生活。

科布教授認(rèn)為可塑性這個概念是非常重要的。人腦不是簡單地依靠固定連接，有些功能是存在定位的，但這也可以改變。而且功能也可以是分散式存在的。他認(rèn)為功能之間是有細(xì)微區(qū)別的，也受到大腦的其他部分調(diào)節(jié)。仇子龍表示，也聽中國的神經(jīng)外科醫(yī)生講過一些奇跡故事。有患者為了治療癲癇，半個大腦被切除掉了。之后雖然沒有能夠完全恢復(fù)，但是有些功能從受損那部分大腦轉(zhuǎn)移到了未受損的大腦那邊。對此，科布教授不得不提醒，當(dāng)談?wù)撨@些驚人的案例時，有些人的家人曾經(jīng)遭受中風(fēng)，他們會就此多想。但這沒有定數(shù)。所以對這些告訴我們一切皆有可能的例子，我們不能太過興奮。

人類的大腦跟其他物種相比有什么特別之處？

對于仇子龍拋出的問題：人類的大腦，跟其他物種的大腦比起來，有什么特別之處？

科布教授說，在寫這本書的過程中，各種令人驚奇的事情中，有一件是當(dāng)他讀達(dá)爾文時發(fā)現(xiàn)的。

理解人類大腦的重要議題之一就是意識，意識從何而來?，F(xiàn)在這仍然是一個重大問題，哲學(xué)家們操心這個問題的時間比科學(xué)家長得多。達(dá)爾文也思考過。那是在19世紀(jì)30年代，達(dá)爾文在環(huán)球航行回來之后，開始思考自然選擇。他對想法和思想從何而來這個問題很感興趣。他意識到如果他只是想了解進(jìn)化是如何運作的，不是一個很難的問題。關(guān)鍵點在于琢磨進(jìn)化是以解剖學(xué)為基礎(chǔ)的，然而如果將人類與其他動物進(jìn)行比較，人類所做的事情都是依靠我們的大腦的。

達(dá)爾文認(rèn)識到只要他假設(shè)行為、思想、道德這些東西有一個物理上的基礎(chǔ)，那么如果自然選擇可以改變結(jié)構(gòu)——很明顯它可以的，比如說長頸鹿有個超長的脖子，又比如我們的面部失去毛發(fā)遮蓋，于是我們的臉露了出來——那么自然選擇也可以通過改變大腦的結(jié)構(gòu)來改變行為。達(dá)爾文意識到不僅僅人類是這樣的，所有動物都是這樣的。所有的動物都有大腦，這些大腦進(jìn)化成能夠應(yīng)對特定的環(huán)境壓力，這就使動物——無論是昆蟲還是人類——在各自的生存環(huán)境中能夠做出特定的行為。因此他需要了解人類的大腦解剖知識。這不是他的專業(yè)領(lǐng)域，所以他請他的朋友赫胥黎研究了不同靈長類動物大腦的比較解剖學(xué)。

這些事情都發(fā)生在1871年，那年他出版了兩本書。一本是《物種起源》，里面基本沒提過關(guān)于人類進(jìn)化，只有大概半句話，因為這方面存在很大的爭議。如果人類是進(jìn)化來的，那就會引發(fā)各種宗教問題，這在19世紀(jì)可是個大問題。另一本是《人類的由來》，這本書里他展示了各種靈長類動物的大腦結(jié)構(gòu)對比。很明顯可以在大的解剖層面看出不同物種大腦的各個部分之間的關(guān)系。

但是問題來了，回到最開始強(qiáng)調(diào)的部分——語言，掌管語言的是布羅卡區(qū)。在解剖學(xué)的書里，人腦的這塊區(qū)域看起來跟猴子大腦的這塊區(qū)域差不多。兩者有非常明顯的相似之處，然后達(dá)爾文可以說：看，我們可以觀察到這種緩慢的變化。他說從這方面來看，人類的大腦并沒有質(zhì)的差別。人腦是在數(shù)量層面有所不同，而不是在種類上的不同。這是量變而不是質(zhì)變。

正如大家都知道的，量變到一定程度就會引發(fā)質(zhì)變。科布教授認(rèn)為人類在進(jìn)化中發(fā)生了一些事情，這使我們可以做談話這樣的事，而猴子和類人猿，比如大猩猩、黑猩猩，雖然是令人驚奇的了不起的動物，但他們并不能像人類這樣說話。

說話，能夠把自己代入別人的想法中，叫做心智理論。人類自然而然會做這件事，假設(shè)其他人也能感受到我們感受的，我們可以理解他們腦子里在想什么，我們可以試著把我們的想法給到別人。人們會談?wù)撔撵`感應(yīng)和意識轉(zhuǎn)移，但當(dāng)你向人們解釋某事時，你干的就是這樣的事兒，你就是在把你的想法放進(jìn)他們的腦袋里。是語言讓我們能夠做到這一點。所以可能在大約一百萬年前，人類進(jìn)化過程中發(fā)生了很多事情——不只是一件事——這導(dǎo)致一群猿不僅能表達(dá)他們頭腦中的想法，而且實際上他們心智上也發(fā)生了質(zhì)變。

人們針對類人猿做了很多研究，比如在大猩猩、黑猩猩和紅毛猩猩上，試圖了解它們是否有心智理論、它們能站在別人的角度思考嗎？一些證據(jù)表明它們可以做到。人類兒童最早沒有能力通過測試，但隨著他們逐步發(fā)育，會變得能夠通過這些測試。但是一些患有嚴(yán)重自閉癥的人就很難通過這些測試。

科布教授認(rèn)為我們與猿類有質(zhì)的不同。很明顯，人造出了飛機(jī)、造出了互聯(lián)網(wǎng)，大猩猩就沒有。這不僅僅是因為人類幾乎消滅了它們中的一半，更是因為它們不會對這些感興趣的。

人工智能的深度學(xué)習(xí)算法里，缺的是語境

對于人工智能話題，兩位嘉賓均表示自己不是人工智能方面的專家。而科布教授提到，最近出現(xiàn)了一個新的深度學(xué)習(xí)程序，如果你給他們一個提示，程序就會把你所說的內(nèi)容畫成一幅圖畫。這是非常了不起的，但這本質(zhì)上就是一個巨大的電子表格而已。這些機(jī)器就只是在互聯(lián)網(wǎng)上搜索了一下，看看圖像是如何被描述的，然后對人們想要的東西做出了很好的猜測。

如果你輸入“一位騎馬的宇航員”，然后你就能得到一個穿著宇航服的人騎著馬的神奇圖片。但是如果你輸入“一匹馬騎著宇航員”，它就不知道你在說什么了，因為它其實不懂語言。你跟它說宇航員上要有匹馬，但這不是它學(xué)習(xí)過的兩者的關(guān)系。即使你給它一串指令，比如一個黃色方塊上有一個藍(lán)色方塊上有一個紅色方塊，或者類似的東西，它也并不總是能理解得那么到位。科布教授認(rèn)為計算機(jī)科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)之間的這種相互作用是雙向的，已經(jīng)持續(xù)了70年之久，這是特別有趣的。

這種改變開始于1950年左右。今天使用的所有計算機(jī)都是基于同一種架構(gòu)，那是由約翰·馮·諾伊曼提出的一個想法。他是一位匈牙利裔美國人，一位非常聰明的數(shù)學(xué)家。當(dāng)時非數(shù)字的、也就是模擬計算機(jī)已經(jīng)被制造出來了，在馮·諾伊曼研發(fā)數(shù)字計算機(jī)的時候，有一項重大的科學(xué)突破。

沃倫·麥卡洛克和沃爾特·皮茨兩位研究者寫的一篇文章讓馮·諾伊曼印象深刻。他們的論文討論的是神經(jīng)系統(tǒng)的連接方式。他們認(rèn)為，突觸，也就是兩個神經(jīng)元發(fā)生交流的那個點，是在邏輯的基礎(chǔ)上工作的。如果一個神經(jīng)元對兩個信號都有反應(yīng)，需要這兩個發(fā)出信號的神經(jīng)元同時被激活，這就相當(dāng)于一個“與”門控。因此他們相信人是邏輯生物，所有動物都是邏輯生物。馮·諾伊曼對此感到非常興奮。所以當(dāng)美國政府問他“你能給我們造一臺計算機(jī)嗎？”他說：“好的，我要把它建成像大腦一樣的東西?！彼宰铋_始的時候，與其說大腦就像計算機(jī)，倒不如說計算機(jī)就像大腦。然而人們后來發(fā)現(xiàn)大腦并不是這樣連接的。麥卡洛克和皮茨的思想在計算機(jī)科學(xué)界的影響很大，但它在神經(jīng)科學(xué)里的影響并不是很大。

科布教授認(rèn)為在人工智能和大腦的互動中，這些具有非凡能力的深度學(xué)習(xí)算法里，缺少了一個東西，缺的是語境，缺的是涵義，計算機(jī)搞不懂這個，計算機(jī)只是非常非常擅長找到模式。