大脑的奥秘（3）

第二，深度神经网络与视觉神经机制的关系。

首先从神经科学讲起。1981年，大卫·休伯尔和托斯坦·维厄瑟尔这两位科学家获得了诺贝尔生理学和医学奖。他们在20世纪60年代通过对猫眼的研究把哺乳动物识别物体的机制研究清楚了。1981年日本科学家福岛邦彦提出，人工的视觉属于多层神经网络。这套算法激发了随后的卷积神经网络的诞生。杨立昆和辛顿等发明了数学方法，把它的模型做出来了。这就是深度学习。

深度学习跟人类视觉一样，它有很强的适应性。任何信号都可以变成一个一个的像素点。以前的人工智能方法是一把钥匙，只能开一把锁，而我们现在的深度学习方法，它是一套万能的开锁工具，虽然第一次开锁不会很顺利，但是经过训练，它能把很多问题都很好地解决，这就是深度学习强大的原因。但是深度学习也有不足之处，它高度依赖于人。比如说我们拿一张人的X光片给机器读，它是读不出来的，必须要有人把脑袋画出来，告诉机器这是病人的脑袋，那是健康人的脑袋。画出来以后，再让机器读，这个过程叫标注。所以目前人工智能高度依赖人工标注，有一句话叫做，“有多少人工，就有多少智能”。这表明人工智能现在还不能够独立思考。

深度学习还有很大的问题，它只能识别一个最根本的东西，缺乏常识的概念。而检测人工智能水平高低的方法是看图说话，把一幅图画给人工智能检测，让它用一句话描述出这幅图画。假设有一幅飞机撞桥的图片让人工智能检测，它的识别结果可能是飞机停在高架桥上。由于它不知道相关常识，就不知道是飞机撞在高架桥上。第二张图片是一个男人向女人求婚，但人工智能的识别结果可能是一个男人向一个女人推销钻石。人工智能没有常识，没有概念。形成概念也许是人类特殊的认知能力，目前想要让人工智能形成概念是非常困难的。

深度神经网络之父辛顿认为深度学习已经进入瓶颈期。他可能比较保守，其实现在就是发展脚步慢一点儿。他相信克服人工智能极限的关键，在于搭建一个连接计算机科学和生物学的桥梁。

第三，脑科学与类脑人工智能关联的层次。

人工智能有类脑和不类脑两种。脑科学与类脑人工智能的关系有三个层次，分别是微观层次、算法层次和宏观层次。借鉴脑的整体功能来发展人工智能是一个办法。比如，我们人脑有具体的结构，有运动区、语言区。语言区前部是说话的语言区，后面是语义理解区、视觉区等。要做一个类脑人工智能的机器人，你就可以仿照人脑把这些体系、系统全部做进去。这也是相互借鉴的方法。这就是宏观层次。

第四，脑机接口与增强智能。

还有一种类脑的人工智能，属于人脑和机器一起识别的。脑机接口与增强智能，加在一起叫脑机融合，就是大脑和机器融合。左边是大脑，右边是电脑，它们之间可以相互传递信息。如果信息从大脑出来，去控制电脑叫脑控。如果把电脑的信息往大脑里传，让大脑获得更多的信息，有更强的能力，这就叫做增强智能或者控脑。

我们来看一下，首先是脑机接口，就是我们把脑子里的信号读出来，去控制汽车、轮椅、机械臂等。中科院开发出一套目光打字的系统，通过一个电极帽，把人脑皮层发出的信号读出来。这时他若盯着一个字母一段时间，这个字母就能在电脑上显示出来。现在许多国家的军队也在研究这项技术。

下面我讲另外一个方向，就是用机器去控制大脑。首先是增强智能。我们总是觉得读书太累，背一个英文单词就得半天，幻想要是有个机器能够把字典输到人脑子里去，就不用背了，那该多好啊。美国国防高级研究计划局是美国国防部属下的一个行政机构，负责研发用于军事用途的高新科技，他们研究能不能把一个人的知识传给另一个人，于是，他们找来一个飞行经验非常丰富的飞行员，让他戴上电极帽，让他使用模拟飞行器飞行，在这个过程中把他大脑的脑电波信号全部记录下来，然后他们找一些没有什么飞行经验的新飞行员，把这些人分成两组使用模拟飞行器，第一组戴着不传脑电信号的电极帽，第二组戴的电极帽能够把资深飞行员的脑电波对应地刺激飞行员的大脑。最后得出结论，第二组的成绩比第一组高出33%。这个结果似乎提示了知识是可以通过脑电波传递给其他人的。当然，这还需要更多的试验加以证明。

第五，人工智能发展新方向与人工智能的伦理。

我们还要讨论一个问题，就是脑机融合会产生什么后果。我们可以把知识传给大脑，可以把大脑能力增强。其一，富人是不是有权力变得更聪明？其二，有一个英国产的机器人叫索菲亚，她有表情、笑容，她已经获得了沙特阿拉伯的公民权，机器人可以成为公民吗？其三，机器人有了感情，它和人的感情怎么处理？机器人可以与人类结婚吗？我觉得现在已到了讨论这些问题的时候了，因为这些问题出现的时间可能会比我们想象的快。

四、脑疾病与健康用脑

（一）脑疾病的诊断与防治

第一，儿童自闭症的症状。

现在自闭症儿童越来越多，自闭症儿童被称为“来自星星的孩子”，为什么这样叫？因为梵高有一幅画叫《星空》，在这幅《星空》里每颗星星孤独地闪烁着。这些自闭症的孩子就生活在自己的世界里，就像一颗颗孤独的星星独自闪烁。自闭症儿童比较容易表现出来的症状有两个：一是刻板行为，重复一些简单的行为；二是很少跟别人交流。有些人认为自闭症儿童在某些方面智商超常，其实自闭症儿童大多数都智商低下。正常人的智商是100，自闭症儿童的智商普遍偏低，只要超过70就叫高能自闭症，就是自闭症里面高智商的。关于自闭症的成因到现在也没有完全解释清楚。与自闭症相关的核心基因有100个，一般基因有300个，所以到底是哪一个基因导致自闭症，现在也说不清楚。

第二，青少年网瘾的预防。

以前大家觉得上网、打游戏没什么了不起。但是2018年6月18日世界卫生组织发布了第11版《国际疾病分类》（ICD-11），其中新增了游戏障碍的诊断分类，正式将游戏障碍与合成毒品、酒精、烟草等一同列入物质使用与成瘾行为障碍。所以我们要提高警觉，关注青少年的网瘾问题。

第三，抑郁症的症状、病因以及防治。

现代社会生活压力大，很多人会抑郁，但是抑郁不等于抑郁症。总体来讲，抑郁症有很多症状，比如说，记忆力不好、脑子不够用、心情不好等。抑郁症是有办法治疗的，可以用药物提高病人的神经兴奋性，然后通过心理治疗、物理治疗来克服抑郁症。

第四，帕金森症的症状、病因以及防治。

帕金森症的发病机理已经研究的比较清楚了。帕金森症早期有哪些症状？一是面具脸，脸部表情不够灵活，有时候会流口水；二是走路姿势异常，会曲腿；三是易疲劳，睡眠不好，有社交孤立感；四是小写症，写一行字时会越写越小。帕金森症阐述的发病机理是什么呢？就是病人脑子里面的多巴胺细胞缺失了。治疗很简单，就是补充多巴胺，但是人的大脑外围有血脑屏障，多巴胺无法通过，所以使用左旋多巴胺跨过血脑屏障进入大脑，来代替多巴胺。左旋多巴胺有些副作用，比如会让心率不齐等，并且左旋多巴胺只能用两到三年。现在有一种新的办法叫做深度脑部刺激，也叫脑起搏器，就是把一个细小的电极植入患者的脑袋里面，然后在胸部贴两块电池，他感到震颤的时候，马上用开关把胸部的电池控制器打开，然后刺激大脑。深度脑部刺激可以让一个患者比较体面地生活10年。

第五，阿尔兹海默症的症状、病因以及干预。

阿尔兹海默症的发病原因有两种说法。一种是淀粉样蛋白沉积，观察阿尔兹海默症病人的大脑切片，可以看到这种沉积。还有一种是Tau蛋白磷酸化的沉积。这两种说法都没有得到完整的理论证实。阿尔兹海默症有一些症状，比如喜欢独自徘徊、心理障碍、判断力下降、易怒、不安幻觉、定向能力下降等。阿尔兹海默症的诊断不仅仅靠这些症状判断，它还可以靠分子探针结合影像指标来确诊。