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[转载]会议通报:中国Mindputer实验室首次造出人工脑连接体
mindputer 2018-3-14 23:24
在 3月9日由芬兰阿尔托大学脑研究中心( Aalto Brain Centre )主办的第二届 Brain.TC会议上,来自中国北京的Mindputer实验室负责人韩文平(Winpen Hann)首次公布了关于“人工脑连接体(Artificial Connectome)”的实验性组装和测试结果的简明报告。 这次会议共安排了 36名发言者,每人的时间15-30分钟,其中包括:哈佛医学院、MIT、欧盟人脑地图计划、爱丁堡大学、昆士兰大学、伦敦大学学院、CRI、Uni. Hospital Zurich、MPI脑科学、Uni. of Sussex、Frankfurt高等研究院、NIH、麻省总医院、范德比尔特大学等著名的脑研究单位。涵盖了脑科学目前最重要的各前沿领域。 Mindputer实验室是设在中国北京的从事“类生物脑计算模型”的唯一私立研究机构。继2015年完成“深构造脑模型样机(Mindputer)”之后,再接再厉,依托Mindputer样机在深构造网络组装上的独特优势,经过近两年的组装实验,首次制造出一个与实生物脑在结构-功能上的基本特征高度相似的“人工脑连接体” 。 这些基本特征包括 5个方面:树突丛枝状结构;多记忆单位在单一载体上的混合存储;新记忆与旧记忆在载体上的兼容;全脑的中枢分化和梯级分化;跨单位与跨层级的功能-结构在突触和细胞水平上的路径可追踪性。 该人工脑连接体不是对特定的物种动物脑的复制品,而是在组装中自然生成的一个 “通式脑”,它能够显现各动物脑所共同遵循的通式性的连接规则和结构模式。 实验室已将这个人工脑连接体命名为 True-Brain。目前正在进行后续的测试和收尾工作,包括:数据整理、图谱软件的设计与制作、视频、论文、专利等。更多的细节内容将在以后逐步披露和发布。 目前,脑连接组研究有两个已知的技术路径,一个是欧盟脑计划的 “超算机模拟脑切片拼接”,另一个是美国脑计划的“微观透视追踪”。两个路径均以实脑组织为模板进行“微观摹写”来获得脑连接组图谱。“人工脑连接体”脱离了摹写技术,通过深构造脑模型组装计算来直接制造类脑皮层。这是一个崭新的第三技术路径。 “人工脑连接体”新技术有两项突出的优点: 1)现有的实脑连接组研究受技术条件的限制,只能够获得大面积的白质粗纤维图像,更无法对灰质纤维实行大面积的记录。人工脑连接体组装能够同时对白质和灰质纤维在神经元和突触水平上进行大面积的网络解析和追踪,模拟其功能过程。 2) 现有的脑连接组技术,只能在死亡的脑组织上进行突触水平的连接网络的记录。人工脑连接体方法能够模拟 “活体”状态下的微观神经功能过程,实现细胞和突触水平上的大规模的动态网络的追踪和模拟。 人工脑连接体新技术未来具有广泛的应用前景,例如,通过人工脑连接体实验,可帮助基础神经科学实验对比研究和发现实脑实验中难以观察的活体细节过程;再例如,通过人工脑连接体与现有脑连接组两种技术的优势结合,可大大降低人类脑计划的高难度,加速脑计划的完成;还有,对人工脑连接体的实验和研究,也将大大利好于 “类脑人工智能”的研究和发展。 Mindputer实验室的前身是原“脑/生态学比较研究组”,作为一个理想主义的研究团队,在基础理论研究阶段(2001-2011)和之后的实验研究阶段(2012-2017),一直奉行长周期性和最基础层的研究方向,在不具备可预见的应用价值条件下,不舍弃自己的目标选择,坚持进行了17年的不间断独立研究,人工脑连接体的首次组装完成,意味着深构造网络这项研究已经进入到了应用性技术的新阶段,其前途难以估量。
个人分类: 脑计划 神经科学|2287 次阅读|0 个评论
国外著名学术期刊害怕什么?
热度 1 accsys 2017-8-10 15:57
国外著名学术期刊害怕什么? Dear Dr Yongjiang Jiang: I am writing in regard to your TOCS submission: Number: TOCS-2017-0049 Title: Mathematical Theory of Clause Elimination and Algorithm for SAT Authors: Jiang, Yongjiang The editorial board does not believe your paper is appropriate for TOCS. This paper is far outside the scope of TOCS, which focuses on novel designs of computer systems. Sincerely, Todd C. Mowry Editor in Chief, Transactions on Computer Systems 上面是著名计算机界权威期刊 TOCS 对我投去的论文《 SAT 问题子句消去法的数学原理》一文的拒稿回复。这篇论文不仅有理论论证,而且有算法流程图,怎么也不会脱离计算机科学的范畴吧?显然,他们并不愿意招惹这个所谓的世界难题的解答。 按照西方计算机科学界的说法, “ The P versus NP problem is a major unsolved problem in computer science . ”而作为能够判定 P 是否等于 NP 的关键性 SAT 问题,被说成是“ The Boolean satisfiability problem (SAT) is, given a formula, to check whether it is satisfiable. This decision problem is of central importance in various areas of computer science , including theoretical computer science , complexity theory , algorithmics , cryptography and artificial intelligence . ” 遵循中国计算机学会的首推,我将自己三年研究成果的 “纸”投给了 TOCS ,但竟然以“不适合 TOCS 的范围”遭拒。实在是大失所望。 我原以为国内的著名期刊害怕接触那些著名的世界难题,看来国外的著名期刊也未必不是如此。 P/NP 问题是计算机科学最大的未解问题,作为计算机科学著名期刊,就以超出本刊范围拒稿,实在是大跌眼镜。 计算机科学期刊本来应该是创新科技叫真的地方,将明明属于计算机科学范围的论文拒之门外,内在的原因,恐怕有心人都会明白。 在我国,现阶段,我真为那些具有开创性发明创造的人感到悲哀。去年全国计算机大会,因为我的 “子句消去法论文”没有在国外期刊发表,将本来确定了的‘ P/NP 问题论坛’取消了,虽然再三交涉,回答:“没在国外期刊发表就是不行!”我们要成为科技强国,这种不相适应的科学评价体系是否应该变化一点儿了? 我研究的 SAT 问题子句消去法,虽然只有三年多的时间,但我多年研究的限位数理论完全支撑了子句消去法的算法。我的这篇论文不仅有理论上的论证,而且有完备的算法程序来求出任何 3-SAT 问题满足解(请见上篇博文)。 据我个人研究, SAT 问题在数学与计算机科学中确实具有巨大的发展空间。特别是用机器实现人工智能方面,会提供一种最基本的,最快速的实现方法。这种基础的理论和方法真的会带来一场“类脑计算”的革命。 我已经基本上不再相信国外的权威专家可以评判我的 SAT 子句消去法。在 SAT 问题上,我相信我已经将他们抛在了后面。因为所有的 P/NP 问题的权威都没能够解决这个问题,而我已经做到了。我不仅是一位计算机行家,而且会在纯离散因素数学方法上成为一名开拓者。 我已经不想向任何无胆识的期刊投稿。在适当的准备之后,我会在科学网的博客中公开我的中文和英文论文和测试程序,以备同行讨论批评。 姜咏江 2017-8-10
个人分类: SAT问题|5108 次阅读|5 个评论
类脑计算若过分追求脑结构会让我们裹足不前
热度 9 accsys 2016-4-17 09:17
类脑计算若过分追求脑结构会让我们裹足不前 姜咏江 计算机的发展从一开始就是出于仿真脑功能,而不是制造一个脑。这是因为从始至今电子器件的物质构成与生物脑的物质构成有着根本性的区别。做为生物学的脑科学无疑应该将脑的物质结构研究放在第一位,而做为类脑计算的计算机科学界来说,应该将用计算机如何实现脑功能仿真放在首位。 现在计算机的使用是靠程序执行来完成的。而任何应该程序都是人脑劳动的结果,具体地说,就是编程人员的辛苦脑力劳动的结果。程序运行中出现的各种情况,编程人员都要预先设计好,搞不清楚无法处理的,往往归结为“异常处理”完事。程序执行的过程实际上是反映了程序员人脑的再次思考过程。因而我们可以说,电脑能够替代人脑那些能够用编程的方法解决的重复性劳动。在这种人机关系当中,所谓电脑一类的计算机还仅仅是人类脑力劳动的工具而已,不能够真正替代人脑的原始思维劳动。 这样说来,似乎人类创造的计算机永远不会真正替代人脑进行工作了?当然并非如此。如今世界各国正在如火如荼展开的脑工程,正是象这方面进军的庞大运动。这一运动的的焦点,毫无疑问应该是如何让人造的机器(多数指网络,也有生物的仿真脑)能够自主地进行“思考和决策”,从而完成人脑所要完成的那些艰苦复杂的、也包括简单的思维方面的劳动。如果这种创造成功了,人还干什么且不说,但仅就这一伟大创造的震撼,就足以让科学家们奋死追求! 谁创造了人,自然界怎样产生了那些有头脑的生物?这其中的复杂构造演变难以理解的程度是可想而知的。我们是具有高等智慧的人,我们虽然不能够掌握这一切,但我们能够体会到我们自己所拥有的脑的神奇功能。我们是否可以用我们掌握的方法去构造能够模仿人脑进行工作的“人造脑”?科学界已经到了肯定的程度,因而多国都在开展“造脑”工程。从现代科学技术的发展来看,生物工程无疑要创造那种“自然脑”。而计算机数学方面的专家无疑要用计算机科学的方法来实现人脑的功能。如果生物工程能够将人脑的物质构造和功能实现过程完全搞清楚了,那么电子计算机界只要设法制造出脑的基础部件,再将这些部件按照生物工程揭示的结构组织这些部件就可以完成任务了。实际上,生物工程学远没有达到如此清楚的程度,那么电子界、计算机界无疑没有这种确定的目标可循。因此,电子、计算机界将用已有的计算机器件技术来创造能够仿真大脑功能器件,才是切实可行的途径。 如果要仿真大脑,标志性的东西就是让计算机能够自主“思考”,让它在问题面前具有自主思考、判断和决策的能力。为了做到这一点,我们可以将周围可能发生的事件尽可能详细地分解成基础部分,然后将各基础部分的功能做成基本程序。将众多的基本程序放到同一个计算机内部,对现代电子工程技术来说已经不成问题,但如何让这些基础程序能够在外部或内部事件发生到时候,相关各程序及时执行?这一点,现在流行的计算机和网络体系结构理论和方法是做不到的。这种问题的巨大障碍是将程序做为被动的对象来调度的思想,并在实际当中形成规模宏大的计算机体系结构所造成的。其中,用操作系统或网络协议统一调度程序运行的方式,从根本上说是程序顺序执行的处理方式,而人脑除了顺序处理的形式之外,还大量地存在着并行处理的方式。因而要让计算机工程能够实现脑功能,首先要设计出程序能够自主关联执行的微体系结构,用超大规模集成电路技术来实现。只有这样,计算机界的类脑计算才会有得以发展的巨大空间。 2016-4-17
个人分类: 机器计算|8371 次阅读|17 个评论
类脑计算必须放弃传统的OS理念
热度 2 accsys 2016-4-16 08:53
类脑计算必须放弃传统的 OS 理念 姜咏江 昨天去参加 CCF YOCSEF “类脑计算”报告会。从计算机科学的角度出发,我赞成类脑计算的提法。因为目前的计算机仍然是机器,不是由生物细胞构成的,故直接说人工造脑恐怕为时尚早。 在会上我向清华大学著名教授、中国科学院院士、计算机专家、清华大学类脑计算研究中心学术委员会主任、、、《计算机学报》副主编张钹主讲人询问:“计算机程序执行可不可以不用操作系统?”我现在想,这可能是让人很烦的问题。后来无机会交互,那就写一篇博文吧。 人脑与电脑的根本区别在于“思考”。思考的本意是一种自发的行为。人脑可以“想事情”,从而决定直接的行为。例如,程序员为完成某件事情,可以自己编写计算机程序。目前的电脑的程序都是人编写的,所作事情都是人用程序的方法赋予它的,因而不能够主动“思考”完成电脑自己想要敢的事情。再如,人脑会做梦,电脑会吗? 如此看来,人类是否造脑成功,关键的问题是看造出的机器是否会自己“思考”。没有自己思考的机器,请不要说就有了人造脑。 不能把现在这种延续计算机功能的程序称为脑,因为程序在计算机运行的过程仅仅是替代了人脑的部分工作。 Alphago 程序在人机对弈的围棋中战胜世界顶级围棋高手,也不过是在下围棋这个独立的事件上,计算机编程者设计的程序功能,一时间超过了围棋高手而已,更谈不上什么电脑战胜了人脑云云。 计算机从一开始就向着替代人脑力劳动的方向去研究的。只有当人类对计算机功能的制造达到了能够“自主思考”的程度,才能够说计算机可以仿真人脑了。这么说设计制造计算机,就永远达不到能够仿真人脑进行工作的时候了?本人从无到有从事计算机核心部件 CPU 完整架构设计多年,完全相信,人类总有一天会造出与人一般无二的机器人,会让机器人的机器脑能够完全仿真人脑,成为地球上人工智能的人造生物。但要实现人类这项宏伟的计划,沿用现在的计算机功能系统理论不行,需要做彻底的更新。 现在的计算机管理体系是操作系统 OS 当家,计算机一旦开启,所有程序的执行都要通过 OS 控制,程序没有丝毫“自主行动”的权力。其实每一个程序都是实现某一方面功能的,这些不同的功能程序的组合,才能完成不同的任务。由于 OS( 或网络协议 ) 是大管家,它负责调度程序执行,故而总体上说,现在的计算机和网络都是顺序工作的。 我们能够体会到人脑的并行工作特征。可以想象,人脑的基本功能要是用程序替代,保存在计算机内部,并能够让这些程序根据需要自主地配合执行,这样恐怕离仿真人脑的距离就会大大缩短。程序自主执行,不需要操作系统控制,最重要的是能够真正实现并行执行!独立思考、自主并行做事是人脑的最大特征。当前的 OS 管理计算机的方式达不到这两方面要求,需要重新考虑计算机程序执行方式的设计才行。 只有程序可以自主执行,方能够让电脑能够“思考”。 众多的程序同时并行执行,需要有众多不同类型的处理器交互并行工作。用现在的网络方式不行,需要在很小的空间内快速同步信息传输,如此就需要在计算机的核心架构上重新设计。我七八年前设计的“动态计算机”是向类脑计算前进的第一步。这是我的认识,信不信由你。 2016-4-16
个人分类: 机器计算|5390 次阅读|8 个评论
类脑计算之理解
accsys 2016-4-15 09:44
类脑计算之理解 姜咏江 今天下午 CCF YOCSEF 报告会 : 类脑计算( 4 月 15 日 ( 星期五 )14:00-17:30 ) 报告会将要举行,在我看来这是一件大事。 中国脑计划主要属于计算机领域?医学领域?还是计算机医学相互结合的领域?但就“类脑计算”来看,这一定是计算机科学领域的问题。 其实计算机的类脑计算并不是从现在才开始,而是在计算机诞生的时刻就人为地展开了。我们都知道,蒸汽机的诞生开创了人类用自然力代替体力劳动的时代,而以计算机诞生为标志,又开创了用自然力来替代人类脑力劳动的时代。正因为如此,我们才将计算机称为“电脑”。从这方面来看类脑计算并不是一个全新的问题。 我们是人类。从计算机诞生到今天,大家都清楚,至今为止的各类计算机尚不能够象我们人类那样进行思考。因而计算机尚不能够象我们本身那样,完成众多的脑力劳动问题。让计算机能够“思考”,我想这应该是当今类脑计算所要解决的根本问题。 人类能够思考(动物大概也会),其根本原因在于人类神经系统的结构,按照现在的观点,主要是人脑的结构。记忆是人脑工作的基础,能够对记录的信息进行分析、判断和推理,最终形成决策,这是脑工作的特点。正是仿照脑工作的特点,冯·诺伊曼才将计算机的逻辑结构分成了 5 部分,即存储器、运算器、控制器、输入和输出设备。这种逻辑结构是对计算机硬件组成的综合概括,至今为止的任何计算机设备都可以归结到这 5 个组成部分之中,因而在计算机结构中,提出什么“颠覆”“扩展了”冯·诺伊曼结构,基本上都是为了博人眼球而已。 将以通信手段把计算机互连起来的网络,说成就是计算机的人,不是概念不清,就是另有所图。尽管这个提法来自国外,其混淆概念的特征着实显而易见。网络如同一个家庭,而计算机就是其中的人,我们能将家叫做人吗? 脑结构类似网络,似乎已经成了学术界的共识。但脑的功能研究,若将地域广阔的网络做为依托,这绝不是一个好的开始。我们知道脑是集中在一处的“设备”,因而脑中到底有多少种类型的计算机在互联,以怎样的形式互联,如何快速地有成效地进行信息处理,这应当是类脑计算需要研究的首要问题。 我不反对用现有的计算机技术去模拟人脑的工作,即使我们对人脑的工作基理并不清楚的情况下,也可以用现有的计算机技术和方法来试图实现人脑那些独特的工作。比如最近被人们热议的人机围棋大战。 AlphaGo 与韩国棋手李世石的战斗,虽然 AlphaGo 赢了,但也不能断言计算机战胜了人类。因为计算机能够下围棋和人脑的“思考”比起来,实在是太渺小了。 AlphaGo 的围棋智能谁给的?还不是那些计算机程序的设计者!将 AlphaGo 说得神乎其神就过了。请问, AlphaGo 能够自主地对围棋的发展,战斗之后的得失进行思考吗? 计算机科学的研究者无一不想让计算机成为人一样的机器,这被称作机器人。能够做到这方面成就的主要标志应该是机器能够“独立思考”。做为计算机理论和方法方面的研究者,我坚信总有一天,人类制造出来的机器人会在众多的方面超过具体的人。当人类将计算机制造成能够独立思考,并且具有新陈代谢功能的时候,那么人类是做享清福,还是退出历史舞台,恐怕这还是一个不可预知的事情。 将电脑变成人脑一样的东西绝对是计算机科学界的终极追求。如果就用现代的电子电路的技术手段,利用冯·诺伊曼的逻辑构成,丰富其中的各项内容,从而创造出计算机能够象人脑“思考”的功能,这应是目前类脑计算的正路。人脑大概可以用局域网进行仿真,在目前的机器信息处理方式之下,即使达不到人脑的信息处理速度,也值得尝试。 说句不谦虚的话,现在计算机网络结构太不自动化了,因而要让计算机组成的网络结构适应人脑的功能,必须从计算机的核心部件进行变革。本人十年前就研究出的“动态计算机”,那里人们所说的 CPU 是由多个不同类型的处理器在同一个芯片上构成的(请不要理解成芯片的重构技术,根本是两回事)。动态计算机具有程序自主执行的功能,因而就可以让计算机实现自主“思考”。再次不够自量地认为,这将是类脑计算中用现代电子电路方法实现的一种可行途径。要想电脑变成与人脑一样,这种操作系统管理计算机的模式必须打破。 有兴趣请参考:本人写的《动态计算机的思想方法》一文和《自己设计制作 CPU 与单片机》一书的 17 、 18 章。 2016-4-15
个人分类: 计算机核|7956 次阅读|0 个评论

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