當一種精彩邂逅另一種精彩：腦科學“碰撞”人工智能

彭硯淼

科學家們已經將“旅行者”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。但是，人類對人體最重要的器官——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，結構極為復雜；另—方面，囿于技術限制，在大部分時間里，科學家都難以對大腦的活動進行精確、直觀的實時觀測。雖然人類已然制造出了戰勝圍棋選手的AlphaGo，但面對自身的大腦時卻依舊如霧里看花，不甚明晰。

所幸，近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，在短時間內蓬勃發展。“理解未來”系列講座第28期邀請耶魯大學心理學系教授、認知神經科學專家Nicholas Turk-Browne，圍繞實時腦成像技術，為我們解讀了意識、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。同時，微軟亞洲研究院副院長、美國麻省理工學院電氣工程和計算機科學博士張益肇將腦科學與人工智能相結合，從另一個層面來探討人工智能如何更好地幫助認識和緩解少年自閉癥、中年憂郁癥、老年癡呆癥（阿爾茨海默癥）等帶來的挑戰。

注意力是Turk-Browne教授一直以來的研究重心。從學習到工作，注意力在人類社會的各個領域中都扮演著至關重要的角色。遺憾的是，我們往往很難對自己的注意力進行把控。往往是直到課堂上被老師點名批評，或與周圍的車輛發生碰撞，人們才意識到自己的心不在焉。能夠及時發現走神，將注意力進行調整，對個人及社會都有著重要的意義。Turk-Browne教授稱，以往對注意力開展研究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。與醫院常見的MRI的結構性成像不同，新興的fMRI是利用磁振造影來測量神經元活動所引發的血液動力的改變，且對人體不造成任何損傷。然而，fMRI需要專業人員在實驗室中耗費數月乃至一年的時間來分析數據。對于科學家們來說，這般漫長的過程無疑是不利于研究進行的。而通過實時fMRI，科學家們可以在短短數秒之內展開數據分析。這就形成了_一個閉環結構，科學家們可以了解到人們大腦的實時活動，進而通過反饋影響實驗對象的大腦，而實驗對象最終的數據自然也會影響到科學家的分析結果。

Turk-Browne教授介紹了三種不同類型的實時fMRI，并重點講解了第一種，即通過實時fMRI獲悉研究對象關注的是什么，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。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，在注意力的集中程度上也會得到提高。

除了幫助提高注意力，實時fMRI還有重建記憶、抑郁癥的診斷及治療等其它實際應用。在最新的算法和計算機云技術等其它學科的輔助下，實時fMRI技術乃至腦科學都正處在發展的黃金階段。

Turk-Browne教授演講后，張益肇博士從跨學科領域的角度闡述了人工智能與腦科學之間千絲萬縷的聯系。通過計算機視覺技術，人工智能可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。人工智能還可以在嬰幼兒時期對孩子的大腦進行掃描，配合數據分析，得出罹患自閉癥的概率，從而盡早對自閉癥進行治療。除了計算機視覺，人工智能的另一大領域就是自然語言理解。現在，人工智能已經可以通過對話交流，對抑郁癥患者的效治療起到積極作用。人工智能大顯身手的另一腦科學領域則是老年癡呆癥。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，盡可能降低老年癡呆癥對老年人生活質量乃至壽命長度的危害。

張益肇博士說：“大腦的研究現在進入了一個大數據階段。作為輔助工具，人工智能可以幫助這些科學家做這些方面的研究。我相信未來前景會越來越好。”

北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室、IDG/McGovern Institute for Brain Research長江學者特聘教授畢彥超，北京大學心理與認知科學學院院長、行為與心理健康北京市重點實驗室主任、麥戈文腦科學研究所常務副所長方方，普林斯頓大學Paul&MarciaWythes講席教授、美國工程院院士、未來論壇科學委員會委員李凱與兩位主講人展開對話討論，從各自專業的角度分析了當前最新研究進展和主要挑戰，并探討了跨學科合作的各種可能性。

人類大腦的復雜與奇妙令人著迷，關于未來的展望則激動人心。在科學家們的努力之下，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，這一天已不再遙不可及。endprint