「如何智能」：由神經科學啟發的人工智慧

我一直覺得 David Marr 有點像是「神經科學裡的圖靈」。

1976年，Marr 提出了一個非常有名的概念：

了解任何複雜的生物系統都需要經過三層分析：

• the computational level: 這個系統的目標是什麼？（即，the goal of the system）
• the algorithmic level: 實現這個目標所需的過程和計算 （即，the process and computations that realise this goal）
• the implementation level: 在生物體內這套「演算法」是如何實現的 （即，the precise mechanism by which the algorithm(s) are physically implemented in a biological substrate）

今天——特別是感覺人人都懂計算機的知乎上——這個概念極其容易理解。

但這並不是說「大腦就像是機器一樣。」

機器和大腦有根本性的區別；機器的使命是解決一個問題，做到最好、最快、最省；大腦的使命是，在未出生之前，就用一個答案去面對無數未知的問題。前者關鍵在「答案」，後者關鍵在「問題」。

雖然「大腦的感知功能 像是一個 貝葉斯機器 (Bayesian machine）」這個概念因為 Karl Friston 的 Predictive Coding （預測編碼）在大腦感知研究中稱霸一方（我曾在《大腦無時無刻不在「預測」世界 》中提到過業內 @Friston 過度的現象）。但 這句話並不是說「大腦是機器」，而是指「在演算法層（the algorithmic level）上，大腦的感知功能可能類似貝葉斯統計」。

雖然方向不同，但計算機學家和神經科學家走在同一條路上。

從某種程度來看，我們都在研究一個問題就是智能的感知和認知是如何工作的。只是，again，一個是有問題、需要找到答案；而另一個是已經有了「答案」，需要問正確的問題。

就現在看來，在找到那個問題和那個答案之前，我們都還有很長的路要走。如果超AI是AI的奇點，那它絕對不會在神經科學奇點帶來之前，而遺憾的是，我們連神經科學的奇點到底是什麼都不明確。

神經科學的發展離不開AI，AI的進步也離不開神經科學。

神經科學（或者是說 「生物智能」或「大腦智能」）對於發展人工智慧（以下簡寫為 AI）的好處有兩大方面：

第一個方面，在「如何智能」上，神經科學已經有很多話可以說。換言之，神經科學可以為人工智慧帶來啟示，帶來全新的演算法和結構，這些演算法或結構可能 獨立於傳統的、當下主流的、以數學邏輯為基礎的方法，也有可能與之相輔相成。譬如說，人類大腦是如何學習理解新語言的？當我們明白這個認知功能之後，就可以將演算法移植到 AI 上，或是這套演算法至少是解決AI語言理解的一個優秀的備選。

這個方面非常好理解，往早期一點講，深度學習和強化學習就是兩個很好的例子。但神經科學對AI的影響並沒有、也不會、僅限於AI早期的發展。當下，神經科學在注意力、情節記憶、工作記憶和連續學習上的研究也對當下的AI研究有實際影響。

這部分詳情可以參考 Demis Hassabis （Alpha狗的親爹）在7月19日《神經元》上發的綜述《由神經科學啟發的人工智慧（Neuroscience-Inspired Artificial Intelligence）》；如果大家感興趣，我可以慢慢把這篇綜述的內容整理到專欄上來，但其實這篇綜述 雖其內容極為充實，但調理清晰語言易懂，若非語言障礙，並不需要旁人整理，直接閱讀也不應該有任何問題，裂牆推薦。

上個月有不少技術類媒體報道這篇綜述，但總覺得口吻怪米怪眼的。我還發現，新浪新聞將相關文章（題目：《只有了解大腦 才能開發更強AI》）放在「體育-->棋牌」這個類別之下。額，alpha狗是下圍棋的但並不是AI只做棋牌生意啊。

人工智慧被炒到神乎其神，Hassabis這個神人脫不開關係。大多數人想到Hassabis，第一個反應估計是他是個人工智慧專家、計算機學家，但別忘了，他博士是認知神經科學，主要研究記憶和想像，還把論文發在Science，是當年的全球最有影響力的10大研究之一。

最近谷歌在倫敦招認知神經科學博士，工資高的髮指。劍橋和UCL作為Hassabis的母校，搞人工智慧和認知神經科學的都被他挖的千瘡百孔了。（快讓我也成為其中一個瘡一個孔吧！）

咳咳。

第二個方面，在「如何智能」這個問題上，大腦是一個已知的高分答案。對於已有的AI技術，如果我們能在大腦中找到類似的結構、演算法，那麼便能夠認可這個技術在修建「通用人工智慧系統」中的一席之位。

這麼講像是說，神經科學可以給某些傑出的人工智慧演算法或結構頒發「大腦認可」的認證書一般。那這個認證有多大實際價值呢？一定有什麼能夠超越我們自己擁有的智能；大腦一定不會是智能的唯一、最佳答案。

但是，「通用人工智慧」（簡稱「強AI」，或我們可以親切地稱它為阿強）應該需要首先達到人類大腦的水平。（如果你不認識阿強，可以參考一下今天我發的另一篇《致快要被AI狂潮淹沒、卻不知道自己在說什麼的我：什麼是「技術奇點」？》）

在離完成強AI還有一定距離的當下，學界需要一個長期研究計劃，如何篩選研究方向則是一個複雜的問題。現在有很多演算法和結構，它們都有可能是強AI的prototype的零件。如果一個演算法，雖然它在現階段並不是最優的，但如果我們發現在大腦這個寸土寸金的地方它都有核心位置，那麼說明它至少本質上有適合強AI的地方（這麼說有點怪怪的），優先優化它、深入了解它，會是個減少繞彎路的策略。

當然，強AI並不一定需要擁有和生物體一樣的智能系統。條條大路通羅馬。但，大腦是一個很好的嚮導。說回片頭提到的，Marr 的「了解系統運作的三步驟」。對於人工智慧來說，需要的是前兩層，即，這個（大腦認知功能）的目標是什麼？演算法是什麼？（在研究大多數認知功能的領域中，我們還正在掙扎進入第二層）

（寫到這裡感覺好餓。雖然還有想寫的，但寫不下去了。以後想到再來補。）

再說回關於大腦和機器之間的聯繫。雖然我堅信大腦與機器不同，但從一開始學習神經科學，我就越來越覺得難以回答這個問題：

生命是什麼？生命與非生命之間，是什麼？

智能是什麼？會開車就是智能么？

如何智能？大腦智能和人工智慧最後只有高低和材質的區別嗎？