當(dāng)一種精彩邂逅另一種精彩：腦科學(xué)“碰撞”人工智能

彭硯淼

科學(xué)家們已經(jīng)將“旅行者”探測器送出了太陽系，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)“基因”這一生命密碼的編輯。但是，人類對(duì)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(nèi)有860億個(gè)神經(jīng)元，結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜；另—方面，囿于技術(shù)限制，在大部分時(shí)間里，科學(xué)家都難以對(duì)大腦的活動(dòng)進(jìn)行精確、直觀的實(shí)時(shí)觀測。雖然人類已然制造出了戰(zhàn)勝圍棋選手的AlphaGo，但面對(duì)自身的大腦時(shí)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(fā)展，研究大腦的技術(shù)手段也越來越趨向多樣化。現(xiàn)代腦科學(xué)作為一門年輕的學(xué)科，在短時(shí)間內(nèi)蓬勃發(fā)展。“理解未來”系列講座第28期邀請(qǐng)耶魯大學(xué)心理學(xué)系教授、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)專家Nicholas Turk-Browne，圍繞實(shí)時(shí)腦成像技術(shù)，為我們解讀了意識(shí)、思維、注意力等大腦的種種奇妙“密碼”，展現(xiàn)了人類大腦思維優(yōu)化的無限可能。同時(shí)，微軟亞洲研究院副院長、美國麻省理工學(xué)院電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)博士張益肇將腦科學(xué)與人工智能相結(jié)合，從另一個(gè)層面來探討人工智能如何更好地幫助認(rèn)識(shí)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(zhàn)。

注意力是Turk-Browne教授一直以來的研究重心。從學(xué)習(xí)到工作，注意力在人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中都扮演著至關(guān)重要的角色。遺憾的是，我們往往很難對(duì)自己的注意力進(jìn)行把控。往往是直到課堂上被老師點(diǎn)名批評(píng)，或與周圍的車輛發(fā)生碰撞，人們才意識(shí)到自己的心不在焉。能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)走神，將注意力進(jìn)行調(diào)整，對(duì)個(gè)人及社會(huì)都有著重要的意義。Turk-Browne教授稱，以往對(duì)注意力開展研究的方式是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行fMRI（功能性磁共振成像）掃描，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。與醫(yī)院常見的MRI的結(jié)構(gòu)性成像不同，新興的fMRI是利用磁振造影來測量神經(jīng)元活動(dòng)所引發(fā)的血液動(dòng)力的改變，且對(duì)人體不造成任何損傷。然而，fMRI需要專業(yè)人員在實(shí)驗(yàn)室中耗費(fèi)數(shù)月乃至一年的時(shí)間來分析數(shù)據(jù)。對(duì)于科學(xué)家們來說，這般漫長的過程無疑是不利于研究進(jìn)行的。而通過實(shí)時(shí)fMRI，科學(xué)家們可以在短短數(shù)秒之內(nèi)展開數(shù)據(jù)分析。這就形成了_一個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們可以了解到人們大腦的實(shí)時(shí)活動(dòng)，進(jìn)而通過反饋影響實(shí)驗(yàn)對(duì)象的大腦，而實(shí)驗(yàn)對(duì)象最終的數(shù)據(jù)自然也會(huì)影響到科學(xué)家的分析結(jié)果。

Turk-Browne教授介紹了三種不同類型的實(shí)時(shí)fMRI，并重點(diǎn)講解了第一種，即通過實(shí)時(shí)fMRI獲悉研究對(duì)象關(guān)注的是什么，又是何時(shí)開始走神，從而利用這些信息為研究對(duì)象提供反饋意見，讓被研究者本人對(duì)自己大腦的活動(dòng)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，從而及時(shí)調(diào)整自己的行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，雖然實(shí)驗(yàn)對(duì)象只是接受了實(shí)時(shí)fMRI掃描而不是專門的注意力訓(xùn)練，在注意力的集中程度上也會(huì)得到提高。

除了幫助提高注意力，實(shí)時(shí)fMRI還有重建記憶、抑郁癥的診斷及治療等其它實(shí)際應(yīng)用。在最新的算法和計(jì)算機(jī)云技術(shù)等其它學(xué)科的輔助下，實(shí)時(shí)fMRI技術(shù)乃至腦科學(xué)都正處在發(fā)展的黃金階段。

Turk-Browne教授演講后，張益肇博士從跨學(xué)科領(lǐng)域的角度闡述了人工智能與腦科學(xué)之間千絲萬縷的聯(lián)系。通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，人工智能可以通過一個(gè)人的動(dòng)作來了解對(duì)方，通過互動(dòng)引導(dǎo)自閉人群與外界的交流。人工智能還可以在嬰幼兒時(shí)期對(duì)孩子的大腦進(jìn)行掃描，配合數(shù)據(jù)分析，得出罹患自閉癥的概率，從而盡早對(duì)自閉癥進(jìn)行治療。除了計(jì)算機(jī)視覺，人工智能的另一大領(lǐng)域就是自然語言理解。現(xiàn)在，人工智能已經(jīng)可以通過對(duì)話交流，對(duì)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(xué)領(lǐng)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(duì)老年人群進(jìn)行未雨綢繆的關(guān)懷，盡可能降低老年癡呆癥對(duì)老年人生活質(zhì)量乃至壽命長度的危害。

張益肇博士說：“大腦的研究現(xiàn)在進(jìn)入了一個(gè)大數(shù)據(jù)階段。作為輔助工具，人工智能可以幫助這些科學(xué)家做這些方面的研究。我相信未來前景會(huì)越來越好。”

北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、IDG/McGovern Institute for Brain Research長江學(xué)者特聘教授畢彥超，北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院院長、行為與心理健康北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、麥戈文腦科學(xué)研究所常務(wù)副所長方方，普林斯頓大學(xué)Paul&MarciaWythes講席教授、美國工程院院士、未來論壇科學(xué)委員會(huì)委員李凱與兩位主講人展開對(duì)話討論，從各自專業(yè)的角度分析了當(dāng)前最新研究進(jìn)展和主要挑戰(zhàn)，并探討了跨學(xué)科合作的各種可能性。

人類大腦的復(fù)雜與奇妙令人著迷，關(guān)于未來的展望則激動(dòng)人心。在科學(xué)家們的努力之下，科學(xué)之光照亮大腦的幽深角落將只是時(shí)間問題。在科技創(chuàng)新的助力下，這一天已不再遙不可及。endprint