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当年,他拿了10亿欧元号称要模拟人脑!10年后,连老鼠脑子都没得….. ...

2019-8-25 09:38| 发布者: gkket| 查看: 1| 评论: 0|来自: 超级数学建模

摘要: 人工智能,类脑学习,人工智能研究,大脑探秘

话说,随着人类科技的进步和人工智能AI技术的发展,越来越多的工作被AI替代已经是一个不争的事实,人们开始越发相信一个推断:机器人终有一天会拥有和人类一样的大脑,甚至由此彻底崛起,征服并统治人类….众多科幻电影,《终结者》,《机械公敌》,甚至《机器人瓦力》,也都为我们勾勒出了一个被人工智能和机器人统治的灰暗未来….然而最近, 一则由美国《大西洋周刊》资深记者挖出来的一桩当年轰动世界的旧闻,却可以让很多童鞋松一口气了….前几天资深记者Ed Yong在推特上公开发难,顿时引爆了网络:“10年前,TED演讲上,一位神经学家声称他可以在10年内模拟出人脑。嗯,然而10年过去了,啥也没有发生。下面我们来看看,为什么,以及是否,这样一个目标根本不合理....”记者Po文里有一张图片,图片里的人正是当年那位立了Flag的神经学家Henry Markram.一个10年前,由欧盟和瑞士政府投入多达10亿欧元巨资,赞助了瑞士脑神经学家Markram牵头的,用电脑模拟人脑,从而构建出数字人脑模型,名为“人脑工程”(Human Brain Project,HBP)的宏大项目。如今,10年大限已到,别说人脑了,Markram连线虫的数字大脑模型都没有,却只弄出了一个缺漏百出的小鼠大脑模型,而运行这个不完整小鼠模型的IBM超级计算机,其负荷也已经大到濒临崩溃了…..这个梦想用10年时间模拟出人脑的故事,得从2005年说起….2005年,洛桑联邦理工学院的大脑和思维研究机构,建立了一个名为“蓝脑工程”(Blue Brain Project)的项目,这个项目的初衷是:通过一些生物学的数字化细节和指标,用电脑重建和模拟小鼠的大脑,从而通过这个完全数字模型的“大脑”,来研究和探索哺乳动物大脑运行的机制和基本功能。这个项目的牵头人,正是我们本文的主角Henry Markram教授。Markram教授从事小鼠研究多年,在“蓝脑工程”项目立项之前,他就在小鼠大脑的神经研究方面取得了一些成就。2006年12月,这个项目在他的主导下很快达成了最初的目标:用电脑成功创建了小鼠大脑的皮层柱(Hypercolumn),通俗点说,就是用计算机创建模拟出了小鼠大脑中一个小小的神经单位——皮层柱。皮层柱有多小呢?要知道,皮层柱被一些研究者称为:负责更高级的意识等功能的大脑新皮质(Neocortex)里最小的功能单位。小鼠的大脑结构虽然和人类近似,但每一个皮层柱只包含1万个神经元,从1995年到2005年,Markram对小鼠大脑的这种电脑模拟分析研究确实是成功的,他用这种方法,基本搞清楚了小鼠大脑里的皮层柱内,神经元的类型和它们之间的联系。然而,同样是哺乳动物,也有相似的大脑结构,人脑和鼠脑明显不在同一个等级上的…..要知道,在人类的大脑里,一个人脑的皮层柱是一个大约两毫米长,直径0.5毫米的柱状体,包含了大约6万个神经元,人来大脑共有86亿个神经元,100万亿个突触。(突触是指一个神经元的冲动传到另一个神经元或传到另一细胞间的相互接触的结构)。和模拟鼠脑相比,用计算机模拟出人脑,复杂程度,工作量都是天文数字。重建了数字化的鼠脑中的一个小功能单位,间接证明了,电脑的确是可以模拟鼠脑,理论上来看,同样也是可以模拟出人脑的,只不过这事儿得有个前提条件:模拟的是一个非常非常非常小的部分…..2007年,“蓝脑工程”基本完成了第一阶段的目标:一个完整的,数字模拟出来的鼠脑皮层柱。能模拟鼠脑的一个极其微小的部分,不等于就能模拟全部鼠脑,更不用说直接模拟人脑的一部分,而此时的Markram,竟然就开始幻想用超级计算机模拟和重建人脑了!这世界上很有多不信邪的人,Markram就是其中之一,他的做法好比刚学会上楼梯,就决定直接挑战珠穆朗玛峰…..于是后面的事情我们知道了。2009年,TED演讲上出现了一个轰动科学界的演讲,这场演讲令全场听众仿佛感觉到科幻电影中的未来触手可及,这位踌躇满志的科学家,就是Markram。在这场演讲中,他宣布了一个让世人惊掉下巴的计划:他要用计算机创建一个更复杂的数学模型,用来模拟人的大脑,人类大脑中的86亿个神经元,和100万亿个突触,已经各种连接,全部都会用数字模拟呈现进去:“10年,就10年时间,我会把一个人类大脑的全息图,呈现在你们面前!”在演讲的结尾,Markram还为大家勾勒出这个“数字人脑模型”完成后的美妙蓝图:有了这个用计算机模拟出来的“数字人脑”,可以彻底搞清楚人脑的运作和思维方式,并借此研发出更加智能,认知能力更强,更接近甚至超过人脑的人工智能和机器人!更进一步,这个“模拟人脑”甚至还能反过来帮助人类改进计算机,找到更快更强大的信息处理方式,替人类完成进化升级!宏伟的蓝图让在场很多人听得热血沸腾,演讲完之后,他本人也获得了大量的关注,更是引起了瑞士政府和欧盟政府不少官员的注意。之后的几年里,Markram频频和瑞士及欧洲的科学官员会面,阐述自己宏伟的“电脑模拟人脑”计划。Markram的积极自我推介很快有了好的效果,先是瑞士政府给予了Markram大笔资金,政策和技术方面的支持。再后来,2013年,欧盟委员会竟然一致通过决议,拨款10亿欧元,支持Markram宏大的电脑模拟人脑计划,还给这相计划赋予了一个同样宏大的名字——人类大脑工程(Human Brain Project,HBP),不仅如此,欧盟委员会还把这个项目作为“未来和新兴技术旗舰项目”。立完了Flag,又拉上瑞士和欧盟两大政府,大笔资金也到手了,后面的研究该怎么开展,Markram本人有没有把握,我们不得而知。要知道,按Markram本人定下的目标和他对HBP的解释来看,他本人的野心不是建立一个简化版的模拟人脑,而是要进行更深度,更复杂的模拟,包括各成分神经元,神经元之间的电子活动,甚至是基因开关对这些神经元的作用….对于HBP这么宏大的项目,不少科学家一直都是头脑清醒的,自打宏大炫酷的HBP出炉之后,全世界科学家们对这个项目的批评就没停过,一些脑神经科学家认为,这个工程的目标就不切实际,用10年时间就想揭示人脑的全部秘密,用电脑完整模拟出人脑,根本就是不切实际,因为工程量将庞大到无法想象:“大脑的运行机制实在太复杂了,神经元如何协作,记忆如何形成和储存,大脑如何做出决定…这些问题太多太多了,未知的比已经的多到难以估量....”一位著名脑神经学家更是一针见血地指出:“大多数人都认为,这个项目是不切实际的,甚至它定的目标就很不合理….”事实证明,HBP的推进也证实了这一点。一直到2015年,人脑的模拟还没启动,因为Markram之前主导的鼠脑模拟项目——“蓝脑工程”,也才仅仅模拟完了鼠脑的3万个神经,仅占鼠脑总量的0.15%。从2009年启动人类大脑工程开始,这个电脑模拟鼠脑的工程,到2015年才仅仅完成了鼠脑的0.15%,要在剩下的4年时间,用电脑模拟完人脑的86亿个神经元,构建一个“数字人脑”模型,可以说是天方夜谭……为此,加拿大的一位科学家专门写了一篇论文来批评现阶段电脑模拟人类大脑的不现实,他认为,即便是低等动物,都需要大量参数,对哺乳动物来说,需要的参数更多,构建模型中出现的相互作用的点更复杂,86亿个神经元已经是天文数字,如果它们之间发再生各种类型的互相作用,例如人打个喷嚏大脑该如果反应,走路吃饭又有什么不同,做噩梦大脑又是如何反馈……需要的参数更是庞大到难以估量:“完整地模拟和重建只有302个神经元的秀丽隐杆线虫的神经已经是一个相当复杂的工程了,何况拥有86亿个神经元的人脑….”秀丽隐杆线虫有位德国科学家更是针对Markram的计划做了一个形象的比喻:“这就好比我想上月球,然后我已经把梯子架在了大树上一样,这样确实离目标近了一点,然而毫无意义….”然而Markram本人并没有就此投降,在一片骂声中,他找到来了IBM的蓝色基因超级计算机,指望在这台超级电脑的帮助下,尽快完成大脑的模型……IBM超级计算机蓝色基因只不过,他花大力气要完成的数字大脑模型,依旧不是人脑….去年的2018年,Markram领导的HBP项目公布了成果:推出了首张小鼠大脑中每个细胞的数字3D图谱,根据这份图谱,人们可以对小鼠大脑中每个区域进行可视化,还能下载相关数据用于分析和建模。然而,即便是这个鼠脑模型,众多科学家也揪出了大量缺失和遗漏的东西,如血管,神经胶质细胞的数据没有包含进去,90%的要素也存在大量遗漏,也就是说,从鼠脑模型的角度来看,它都是沧海一粟,还是不完整的一粟。更让很多业内人士难以评价的是,Markram在鼠脑上频频发表成功的研究成果,距离建立人脑模型终究是差个十万八千里……而到了今年2019年初,Markram下属团队的一位科学家站出来发言,表示小鼠的整个大脑皮层模型已经构建完毕,然而,仅仅是小鼠大脑的模型,已经快让超级计算机扛不住了:“这个模型对超级计算机来说...负荷已经太重了,而接下来我们还要继续研究和模拟每一个神经元在神经网络中是如何工作的……”也就是说,小鼠大脑模型只是刚刚初步构建完成,不但差点搞到IBM的超级计算机崩溃,鼠脑的功能性研究,也才刚刚拉开序幕。至于传说中的电脑模拟人脑,压根还没影儿….10年前夸下了一个不切实际的海口,还搭进去瑞士和欧盟政府10亿欧元,如今被记性好的记者在社媒上拎出来公开处刑,Markram显然心里也是不好受的....虽然这10年,他一再在小鼠大脑的模型构建上取得突破,但毕竟HBP工程的宏大目标相去甚远.....Markram本人也对此做出了回应,他解释说,十年前的TED演讲里,他从来没打算完全模拟出任何东西...他说自己既不想做一个人工智能出来,也不想打败“图灵测试”(一种能分辨出人和机器人的测试),做出一个更接近人类的电脑。他的目的只想做出一个能完成各种脑部实验的模型——一种让科学家们在模型上完成各种关于人类大脑的假设及测试,而不需要去打开人类的脑袋。想法是美好的,现实是骨感的,另一位科学家的评论,似乎是对Markram的电脑模拟人脑项目的最好解读:“当神经学这门学科彻底完结的时候,人类大脑的奥秘也已全部解开了,或许我们可以做HBP这项工作,构建出一个人脑数字模型....但是,在探索的半路上就想完成这件事,实在太困难,太不切实际了....”看起来,要让电脑真正达到人脑的水准,要走的路还真不是一般的长.....

来源:超级数学建模


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