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[转载]人工脑连接体的生物学依据是什么?

已有 2360 次阅读 2019-2-10 20:04 |个人分类:类脑计算机与类脑人工智能|系统分类:观点评述|关键词:学者|文章来源:转载

人工脑连接体的生物学依据主要有两个层面。


第一个层面是脑深构造理论,该理论是Mindputer实验室的前身原“脑•生态学比较研究组”根据新适应主义生物学的实验证据和德国生物学家劳伦兹的生理复杂性假说,经过提炼、总结和深化而发展出来的关于脑的适应性调制机制的理论。该理论于2009年以中文论文《论生命深构造》发表,2012年以英文著作《脑的超级智能的分析》出版。


第二个层面是新适应生物学(或称:新适应主义生物学、种内适应性比较生物学或生理达尔文主义),新适应生物学是脑深构造理论的科学实证基础,它诞生于20世纪中叶,已经过半个多世纪的发展,是当代生物科学最强劲的发展领域之一,最初分散在不同的生物学分支中,例如,生活史进化生态学,行为生态学,逆境与胁迫生物学,表型可塑性研究,进化病理学、生理生态学、动物的应激性研究、脑生态学、发育生态学、细胞的共生进化研究等。2004年-2008年期间,脑•生态学比较研究组对此进行了系统的检索整理并建立了专门的资料数据库,在此基础上对新适应生物学进行了新理论综合,发展成为以种内适应性为核心概念的统一理论体系。该研究刊登在2009年发表的论文《论生命深构造》和2012年出版的英文著作《生物学的第三次综合》。

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     (图1   Konrad Lorenz   德国生物学家   新适应生物学奠基人)

人工脑连接体是一种独特的新生事物,它的诞生只有1年时间,而脑深构造理论也是一种独特的新生事物,它的诞生也只有6年时间。之所以独特,源于这两种新生事物都是从新适应生物学中萌芽、发育、成长出来的,而对脑科学来说这是一种反常现象。


为什么反常呢?神经科学100多年来的发展,先后产生出神经电生理学和微观脑生物学,认知神经科学,计算神经科学这三大分支。这三大分支的分别来源于物理学和化学、心理科学、应用和工程数学这三个学科背景的理论、方法和技术。其中神经电生理学和微观脑生物学推动神经科学微观基础实验研究上获得了巨大的进步,而且,在这三大分支的基础上,也先后发展出的许多种“类脑计算模型”,例如,自动翻译系统,第五代计算机,神经形态计算,人工神经网络,人工大脑等,对推动人工智能的发展也产生了重要的影响。


但是,脑深构造理论的形成不是从神经电生理学和微观脑生物学、认知神经科学,计算神经科学的种种模型框架中孵育或衍生出来的,而是从脑科学知识体系之外的一个新的独立的领域“新适应生物学”中发展出的一种新理论框架。因此,人工脑连接体与以往的类脑计算系统相比较,其来源完全不同,框架完全不同,知识背景完全不同。而新适应生物学也与当代脑科学的三大背景心理科学、物理学和化学、应用和工程数学也没有归属关系或交叉性关系。总体来说,这种类脑系统它的准确定位应该是:在脑科学之外独立发展出来的第四个新分支领域。


科技导报2016第7期人工智能专刊上发表的《深构造网络:类脑计算的新方向》一文最后的结论部分曾简明总结:“深构造脑模型拥有更成熟的基础科学的理论支持——种内适应性比较生物学,做为生物科学中的一个历经50 多年的积累和发展的新兴大领域,它的理论根基深厚、实证知识系统而又强固,已经成为当代生物科学的主流方向之一。今天,脑科学在经历了心理科学(认知神经科学)、数学和工程数学(计算神经科学)、物理学和化学(突触回路测量与记录)3 种不同的大学科背景下的长时间的技术竞争之后,仍然没有能够解开它的核心之谜;真正基于生物科学背景下的技术——“深构造网络”的诞生,有希望改变半个多世纪以来生物科学在脑科学研究领域中的非主角地位[13],将脑科学研究重新拉回到“居维叶-达尔文-劳伦兹-迈尔-维尔逊”这条生物科学的适应主义传统的主解决线索上来。”


现在,人工脑连接体原型机(True-Brain)的试制已经基本完成,一种可全透视性追踪的高仿生人工脑实验平台已经成型了,包括4个方面:验证机、组装方法、测量指标和理论框架。该实验平台将重点应用于大规模神经回路的解析研究,并计划将研究的连接图结果与生物脑连接组建立起相互验证的对照性,并希望在某些专题上获取可与欧美中日等脑计划形成相互验证的实验结果。另外,还计划对高认知类脑智能(知识重组与创造)进行前瞻性的预研和安全性评估。


人工脑连接体的研究已经获得实验上的突破,它反过来确认了脑深构造理论的有效性,也鉴证了新适应生物学的雄厚的实证力量。新适应生物学—脑深构造理论—人工脑连接体,从实证基础,到理论综合,再到技术突破,脑科学的第四个分支已经崭露头角,一种完全发端于生物学的新的类脑技术、新的理论原理、新的研究方法;将给类脑研究带来新的生机,给脑科学带来新的活力,给脑计划带来新的方法路径。


     (本文来自“类脑人工智能”公众号。公众号正在汇集和编辑以前不同时期的相关著作、论文、博客文、技术报告;还有部分内部讲习稿、微信讨论稿、邮件交流稿、论坛讨论稿等资料。重新整理并陆续编发《背景阅读系列》,其中部分文章由实验室负责人直接撰写。供学友们研究了解人工脑连接体的生物学缘源、各相关学科知识背景、研究路径、方法传统和理论原理、新技术的优势、未来的应用方向、对脑计划的潜在影响、对类脑研究的潜在影响等。欢迎同行学友在阅读期间提出你关心的问题,或表达自己的思考与观点。)



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1 强涛

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