美科学家研发大脑成像技术或能解读复杂思想

行者

美科学家研发大脑成像技术，或能解读复杂思想

该程序可测定每个大脑系统的活跃程度，从而判断出受试者正在思考什么类型的问题。 ...

　　该程序可测定每个大脑系统的活跃程度，从而判断出受试者正在思考什么类型的问题。

图为“The witness shouted during the trial”（证人在庭审中叫喊起来）这句话对应的大脑激活规律，上图为 ...

　　图为“The witness shouted during the trial”（证人在庭审中叫喊起来）这句话对应的大脑激活规律，上图为预测结果，下图为实际观察结果，两者颇为相似。

图为A、B两个句子的语义特征，上排为预测结果，下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一 ...

　　图为A、B两个句子的语义特征，上排为预测结果，下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。

图为C、D两个句子的语义特征，上排为预测结果，下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一 ...

　　图为C、D两个句子的语义特征，上排为预测结果，下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。

　　新浪科技讯 北京时间6月28日消息，卡耐基梅隆大学的研究人员研发了一种大脑成像技术，能够识别出复杂的思想。该技术说明，复杂的思想由大脑的各个分支系统形成，且并非以语言为基础，该研究提供的新证据显示，每个人大脑的概念表达方式均相同，不因语言不同而改变。

　　这项研究由卡耐基梅隆大学心理学教授马塞尔·加斯特（Marcel Just）领导。研究显示，在处理“The witness shouted during the trial”（证人在庭审中叫喊起来）这句话时，大脑采用了由42个“含义单元”（meaning components，又称“语义特征”（semantic features））构成的“字母表”，其中包含角色、规模、社交互动和身体活动等特征。每种信息都由不同的大脑系统进行处理。该程序可测定每个大脑系统的活跃程度，从而判断出受试者正在思考什么类型的问题。

　　“人脑的重要优势之一便是能够将单个概念整合为复杂思维，不仅能想到‘香蕉’，还能想到‘我喜欢在晚上和朋友们一起吃香蕉’。”加斯特博士说道，“我们终于找到了利用功能性磁共振成像（fMRI）信号识别复杂思想的方法。我们发现思维和大脑激活规律之间存在联系，并以此获悉思维究竟为何物组成。”此前由加斯特博士及其团队开展的研究显示，大脑在想到熟悉的事物时（如香蕉或锤子），对应的激活规律便涉及我们用来和这些物体打交道的大脑系统。

　　研究人员招募了七名成年受试者，让他们思索239个不同的句子，并用计算机模型评估大脑的激活规律与每个句子的“含义单元”之间的关联。通过这种方式，该程序成功解读出了第240个句子的“含义单元”。接着，研究人员对这240个句子的顺序进行调换，轮流将某个句子剔除、作为最后的测试句，这个过程名叫交叉检验（cross-validation）。最终，该程序能以87%的准确度、成功预测出第240个句子的含义单元，虽然它从未接触过对应的大脑激活规律，该模型还能反向运行，在仅知道某个句子的“含义单元”的情况下，预测出相应的大脑激活规律。

　　“我们的方法克服了功能性磁共振成像技术的局限，可将时间相近的大脑活动释放的信号融合在一起，如阅读句子中相继出现的两个单词等。这使得我们首次能解读出包含多个概念在内的复杂思想。接下来，我们也许将致力于解读受试者思考的主题，如判断TA是在思考地质学还是玩滑板。我们正努力绘制人脑中各类知识的思维图谱。”

　　图1：图为“The witness shouted during the trial”（证人在庭审中叫喊起来）这句话对应的大脑激活规律，上图为预测结果，下图为实际观察结果，两者颇为相似。

　　图2：图为A、B两个句子的语义特征，上排为预测结果，下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。

　　图3：该程序可测定每个大脑系统的活跃程度，从而判断出受试者正在思考什么类型的问题。

　　图4：图为C、D两个句子的语义特征，上排为预测结果，下排为实际观察结果。模型预测的大脑激活规律与实际规律有一定相似之处。


来源：新浪科技

行者

外媒：会“读心”的人工智能问世



新华社北京6月28日新媒体专电



外媒称，美国卡内基-梅隆大学的研究人员研发出一种脑成像技术，能识别复杂的想法，比如“证人在庭审期间大喊大叫”。



据英国《每日邮报》网站6月26日报道，这种“读心”技术表明，复杂的思维是由大脑的不同子系统形成的，而且并非基于词语。



这项研究提供了新证据证明，大脑以不同部分实现概念表征具有跨越民族和语言的普遍性。



由卡内基-梅隆大学心理学教授马塞尔·贾斯特博士带头开展的这项研究显示，要处理像“证人在庭审期间大喊大叫”这样的句子，大脑需要使用42个基本的“语义要素”，它们由人、环境大小、社交互动和身体行动等要素组成。



每一类信息都由不同的大脑系统处理——大脑也是这么处理物体信息的。



通过测量每个大脑系统的激活水平，上述程序能识别出大脑正在考虑哪一类想法。



贾斯特说：“人脑的一大进步在于能将单个概念组合成复杂的想法，不只是会想‘香蕉’，还会想‘我晚上想和朋友们一起吃香蕉’。”



他说：“我们终于研发出一种方法，能根据功能性磁共振成像（fMRI）信号识别如此复杂的想法。人的想法与大脑激活模式之间相互呼应，这一发现告诉我们想法是由什么构成的。”



贾斯特及其团队此前的研究表明，想到常见的物体，比如香蕉或榔头，会促使我们用来处理此类物体的信息的大脑系统进入激活模式。



例如，与香蕉的互动包括你如何拿它、如何咬它以及在你眼中它是什么样子。



为了进行这项研究，研究人员招募了7名成年参与者，使用一个计算模型评估了239个不同句子引发的大脑激活模式与每个句子所包含的“语义要素”的对应关系。



接下来，该程序成功解码了之前被排除在外的第240个句子的“语义要素”。



之后，研究人员将240个句子中的每一句轮流排除在外，以进行交叉验证。



对于被排除在外的那个句子的“语义要素”，该模型的预测准确率能达到87%。



这个模型还可以反向运行：对于此前从未见过的一个句子，它能在只知其“语义要素”的情况下预测出大脑激活模式。



贾斯特说：“我们的方法克服了fMRI会把发生时间相近的大脑活动产生的信号混在一起的缺点，比如阅读一句话中相连的两个词时。这一进步使得它能首次解码包含多个概念的想法。”



他说：“下一步可能是解码一个人正在思考的主题的大致类型，比如是地质学还是滑板运动。我们将绘制出大脑中所有类型的知识的地图。”

行者

如果我们的大脑被完全开发，会发生什么？



来源：科普中国网




相信很多人还记得2014年吕克贝松拍了一部以人脑开发为背景的科幻电影《超体》，这部电影在当时再度引发了各界关于人脑开发程度的讨论。




在过去很长一段时间里，多数人一直都认为普通人的大脑只开发了约10%左右，这个说法最早源于杰出的哲学家和心理学家威廉·詹姆斯(William James)，1907年写了《The Energies of Man》(人的能量)一书。书中提到“我们只是用了我们可能的身心资源的一小部分。”




而29年后，在戴尔·卡耐基《HowTo Win Friends and Influence People》一书的序言中，洛厄尔·托马斯(LowellThomas)写道，想必是引用了这句话：“哈佛大学的威廉·詹姆斯教授过去常说一般人只开发了他的潜在心智能力的百分之十。”




自此之后，这个观点似乎剥离派生出新的东西，它被使用于科幻小说和各类媒体，在很多人的心中都根深蒂固。




那么，人脑目前到底开发了多少呢？是10%？还是2%？




近些年脑成像技术的发展使社会中出现了很多不同的声音，而该电影播出以后，更是有许多学术界人士对这个说法进行指正，他们利用核磁共振及其它先进的扫描设备对脑部的活跃程度进行扫描，结果发现人脑至少有80%以上的区域都有活跃的神经活动，有时甚至是100%的区域都有活动，因此，脑科学和神经科学界的主流观点都认为人脑实际上并未只开发了不到10%，而另外90%的区域都是沉睡的，执行不同任务时需要激活的区域都是各不相同的，而很多时候人脑是需要全方位开动才可以执行一些复杂的任务，比如深度思考和创造的时候。

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实际上，我们再进一步思考下，脑成像设备显示人脑80%乃至100%的区域都有神经活动是否就真的意味大脑已经被我们开发80%甚至100%了？




首先，我们都知道，虽然现代科学目前对人脑工作机制的破解程度还远未达到10%，但是一些基础性的研究告诉我们，意识源于大脑中神经元细胞之间的生物电活动，而智能的产生则主要以大脑中不同区域内大量神经元细胞间的联系和协作为基础，利用神经元细胞上的突触来构建神经回路，使接受的信息与过去的信息发生交互和反应，从而产生新的有效信息并最终输出大脑构成智能行为和行为模式。




因此，产生意识和智能的一个根本基础，就在于一个人大脑中可以产生的有效神经回路的数量。与此同时，一个人的大脑在脑成像设备中显示出大部分区域的活跃，仅仅意味着在大部分区域中，都有相应的一定数量的神经元回路被产生出来并维持智能的开展和运作，但这并不代表在这些显示活跃的脑区中，所有的神经元细胞都被完全开发和利用了。实际上，每一个神经元细胞都可以产生3到6个甚至更多的树突，每一个树突又可以和其它神经元细胞的树突产生链接，从而使多个神经元脑细胞之间形成回路，从目前的情况来看，多数人大脑中的神经元细胞都还未能产生或维持足够多的树突以便与其它细胞之间产生足够多的回路来加工和处理信息，因此事实上我们离完全地开发自己的大脑还有很长一段距离，我们甚至离一小块脑部区域实现完全开发都差得很远。




所以从神经元链接和神经元回路数量上来说，别说10%了，我们可能连1%都还未到，因为人脑中潜在的神经元链接数量实在是太大了，大到什么程度？




来看一组公式：人脑可以产生的所有意识的可能性=神经元回路的可能性=（N）n≈∞




其中N代表单个神经元细胞的突触数量，约为1000，n代表神经元细胞的数量，约860亿，（N）n=1000的860亿次方=10的2580亿次方≈近乎无限数量的神经元回路可能性=迄今为止所发现的最大的自然数量级。




按照大脑中潜在的神经元回路数量计算，人脑可以容纳几乎无穷数量的有效信息，远大于整个宇宙所包含的全部知识。那么假设未来的某种黑科技使一个人的大脑完全开发，也即拥有了无穷数量的神经元回路，他会变成什么？真的拥有《超体》中露西所具备的能力吗？




答案当然是否定的。




我们当然不可能凭空消失，没有物质的大脑作为载体，意识都无法产生。




也不可能隔空取物，意识产生于大脑，作用于大脑和身体，无法不借助任何触媒直接作用于客观世界，这也是不争的事实。




当然更不可能随意地穿梭于过去，现在和未来。

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大脑完全开发意味着所有大脑神经元细胞之间都产生了足够多数量的有效链接，形成了最大数量的神经回路，是人类大脑神经元网络所能构成的几何路径的极限——1000的860亿次方，而这也是人类记忆和思维能力的极限。




在这种所有神经元回路都被激活的情况下，人脑可以装下近乎无穷数量的知识和信息，我们可以记得无数个宇宙从诞生之初到终结全部历史中小到一粒尘埃的全部的命运，并且不再遗忘任何知识和信息，每一个神经回路即代表一种现实，又代表一种可能，我们不但可以看到全部的现实，还可以看到全部的可能性，只要是我们的感官可以感知和认知到的信息。




而与此同时，正因为所有的神经细胞完成充分的链接，所有的可能的神经回路都已经产生，所以人脑的神经细胞也将无法产生更多的神经元链接，无法形成新的回路，也就是说，人的创造力已经完全丧失了，所有的可能性已经全部成为知识和记忆存放在大脑，就像是一个宇宙或者多重可能性宇宙的信息容器一样。

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​另外，完全开发的大脑会需要非常非常多的能量，很可能我们的身体根本无法为充分开发和运转的大脑提供所需要的能量，即使可以我们也会极快地透支自己的生命，加快脑细胞的死亡速度，使大脑积累太多无法及时排出的毒素而影响到大脑运作。




从这个角度上看，你还会愿意让自己的大脑得到100%的开发吗？




如果失去了创造力，失去了开发未知，认识未知，欣赏美的能力，我们作为高级智能生物的意义又何在呢？




更何况，根据历史的经验，一个人如果过度去开发和利用自己的大脑，往往都会伴随着一些不可避免的副作用，比如妄想症和精神分裂倾向，虽然科学界目前尚无法对此做出解释，但作为普通人来说，如果没有特殊的追求，适度开发一下自己的大脑，让自己的头脑保持敏捷和活跃度就足矣。