神經科學推動人工智慧的快速發展

2017-04-26 戰略前沿技術 戰略前沿技術功能介紹 【戰略前沿技術】緊緊圍繞「技術創新」和「管理創新」雙輪驅動，聚集前沿科技以及孕育產生前沿科技的政策環境、體制機制和管理模式等，密切追蹤科技前沿熱點，敏銳捕捉戰略前沿技術，傳播前沿科技資訊。歡迎點擊訂閱！本文由航天縱橫（ID:htzh208）授權轉載人工智慧程序AlphaGo與韓國圍棋選手李世石的對決並取得勝利，使全世界的人都開始關注「人工智慧」這項高科學技術。隨後，微軟、蘋果、谷歌、百度、騰訊、阿里等互聯網公司更是紛紛加速了對人工智慧的投入研究。人工智慧是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學，簡言之，就是利用計算機演算法模擬人的大腦。歸根到底是對人類大腦的研究，而最早的研究人類大腦的一門學科是神經科學。神經科學不是研究模擬大腦的思維方式，而是直接研究大腦思考時的運行機理。

人類的任何一種認知行為都是受大腦所控制的，並且主要是由大腦皮層的中央、額葉、頂區、顳葉以及枕葉五大功能區域共同作用的結果。人的行為認知指的是，當面對一件物品一件事情時的態度做法。傳統的研究方法主要是利用問卷調查，但這種方法往往會受到外界環境因素的影響。神經科學的研究方法能夠直接客觀的得到大腦的思維表現，使結果更加客觀準確。

神經科學的研究方法神經科學的主要研究方法是腦成像，這其中又包括功能型核磁共振（fMRI），腦電圖（EEG）分析法，腦磁圖（MEG）。目前功能性核磁共振技術因為其結果的直觀性是在純心理學甚至經濟研究中最為常見的工具。fMRI是通過核磁共振掃描儀檢測神經活動影響的大腦區域血液中氧含量水平的變動情況並將其圖像化出來從而直接可以觀察到不同大腦區域的活動狀態。腦電圖和腦磁圖測量的都是大腦活動在頭皮上的反應，只是前者通過電極而後者通過敏感探測器進行檢測。這三種工具存在不同的優缺點如下圖所示，必須根據不同的研究目的進行工具的選擇。

▲信息來源：博士論文整理

神經科學在實際生活中的應用1、在營銷學中的研究應用——品牌文化打敗味覺在我們的傳統認知中，一直認為產品本身決定市場的份額。但是在「百事挑戰」的案例中，這種認知卻被證明是錯誤的。上個世紀80年代，百事可樂與可口可樂的市場份額雖然相差不多，但卻一直少於可口可樂。為此，百事公司進行了實驗調查，他們隨意選取被試人群，讓他們嘗試兩杯沒有貼標籤的可樂，其中一杯裝的是百事可樂，一杯裝的可口可樂，然後選擇喜歡哪一杯。接著，工作人員會告訴你哪杯是百事哪杯是可口可樂，這樣測試者就可以知道他們更喜歡哪個。結果，57％的人選百事，43％選可口可樂。盲測的結果百事的味道比可口可樂好，但為什麼選擇可口可樂的人還是多過選擇百事的人呢？20年後，神經學家ReadMontague利用功能性核磁共振造影（fMRI）發現了其中的緣由，他利用機器觀察大腦的活動，追蹤血液在大腦各個部位的流向。結果顯示，在不告訴實驗者擺在面前的兩杯可樂是哪個品牌的盲喝階段，檢測被試多巴胺的變化情況。結果，喝百事可樂時實驗者激活的多巴胺迴路是可口可樂的5倍，這說明百事的口味的確好。不過在告知被試品牌的明喝階段，研究者發現，實驗者喝下可口可樂的時候，大腦有個系統的海馬激活了，前額葉也激活了，四分之三的人大腦血液流向表明更喜歡可口可樂，可口可樂這四個字令大腦內側前額葉皮質區域（大腦控制高等思維的部分）的神經元產生極活躍的情形。核磁共振的最終結果是，可口可樂勝出，由此可見，味道並不是最重要的因素，而是神經對某個品牌的反應程度，當聽到或看到可口可樂的品牌時，大腦正通過廣告回憶起品牌形象和概念，而這時品牌的影響就超越了產品本身。

2、在醫學中中的應用——有效診斷小兒癲癇小兒癲癇俗稱「羊兒風」，是小兒時期常見的神經系統慢性疾病，患病率為3‰～6‰。癲癇是由多種病因導致的腦細胞群異常的同步放電，引起突然的發作性的一過性的腦功能障礙，大多與遺傳有關，因此也稱作隱源性癲癇或遺傳性癲癇。腦電圖是診斷癲癇最為重要的檢查手段，是用電極與記錄儀將腦細胞發出的生物電記錄下來，其原理與方法類似心電圖，對人體無任何傷害。腦電圖在癲癇患兒可以記錄到異常放電現象，在醫學上稱為癲癇波發放或癲癇樣放電，這種異常的放電現象可以發生在癲癇發作的時候，也可以出現在癲癇發作的間期，主要表現為棘波、尖波、棘-慢波、尖-慢波、多棘波等。腦電圖對於癲癇的診斷與分類具有非常重要的作用，如失神性發作，腦電圖呈全導每秒3Hz的棘-慢複合波，Lennox-Gastaut綜合徵發作間期的腦電圖可呈現為2～2.5Hz的慢棘-慢波和多棘-慢波，嬰兒痙攣症的患兒腦電圖有「高幅失律」表現。小兒癲癇並不是不可治癒的，隨著醫療水平的提高，約80%的患兒通過治療可以讓病情得到控制，其中50%的患兒治療停葯後可終身不發作。通過提前診斷，提前治療可以加大治癒的幾率，切不可諱疾忌醫。

3、在社會學中的應用——潛意識中的種族歧視世界上總共有白種人、黃種人以及黑種人三種，因為不同種族存在，種族歧視則不可避免的存在著，有些人很直接的表現出來對非自己人種的歧視，有些人也明確表示不對任何人歧視。那麼，是不是結果就正如自己認為的呢，答案是否定的。2006年，阿莫迪奧和同事派翠西德文請150名白人大學生給許多詞語分類。類別包括令人愉悅的詞語（如平靜、天堂、榮譽）或令人不悅的詞語（如癌症、嘔吐、貧窮），智力相關的詞語（如數學、聰明的、科學家）或體育相關的詞語（如籃球、敏捷的、舞蹈）。在每個歸類任務開始前，研究對象都會看見一張白人或黑人的臉龐。結果顯示，被試大部分在看到黑人臉孔後，較快的歸類了令人不悅的以及體育相關的詞語；而看到白人臉孔後，則較快的歸類了令人愉快的以及智力相關的詞語，隱性偏見在結果中展露無遺。所以，大腦里究竟發生了什麼，利用核磁共振成像發現，當被試看到他族人群的臉龐時，大腦的杏仁核部分會活躍起來，而這部分與恐懼適應學習有關。就像是小白鼠明白聽到特定的鈴聲時，變灰受到一次電擊。而我們的文化里充斥著與種族相關的各種刻板印象，所以對於跟我們長相差異的人，就會「學習」到不準確和充滿偏見的信息，杏仁核就會高速運行。

▲圖信息：隱性種族偏見研究中杏仁核活動的FMRI圖尾聲雖然李世石輸給了AlphaGo，但是這並不能說明人類輸給了機器，機器只是模仿了人類最理性的思維模式，而人類有喜怒哀樂的情緒。正是因為情緒的存在，塔會影響人的思考方式，在戰敗的情況下，不能沉著應戰。反過來想，因為我們人類有各種情感，而機器是永遠不能模仿的，這也註定機器不能戰勝人類，它只能是我們不斷研究新技術的工具。

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