类脑智能:大脑情感学习模型的应用研究
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1.1 类脑智能

目前,类脑智能技术在一定程度上代表国家竞争力,是新的国际竞争焦点。类脑智能的发展主要体现在两个方面:一是类脑智能技术和产品的开发,即借鉴大脑处理信息机制和神经编码原理开发新的神经网络模型、类脑芯片和类脑智能机器人;二是脑机接口技术,即将大脑活动产生的信号转换成控制信号,并使用这些信号控制身体外的装置。

类脑智能技术处于重要的科技前沿,受到国内外研究学者的广泛关注。2016年3月,Google旗下子公司DeepMind的戴密斯·哈萨比斯团队通过对人脑认知机制的研究,开发了人工智能机器人AlphaGo,该机器人采用深度学习技术,通过模拟大脑神经网络的工作机制,在围棋比赛中打败了围棋世界冠军李世石。2017年5月,在中国乌镇围棋峰会上,AlphaGo与排名世界第一的围棋选手柯洁对战,最后以3:0的总比分获胜。此外,IBM Watson、百度自动驾驶汽车等,也从不同视角展示了类脑智能的研究成果。

其实在很早以前,一些国家就积极出台政策支持类脑研究。2007年,瑞士洛桑联邦理工学院发起的“蓝脑计划”是历史上首次尝试制造人脑的工程,负责人亨利·马卡兰教授试图利用分子层级的哺乳动物脑部原理,逆向建立一个电子模拟大脑;2013年,美国奥巴马政府投入大量资金支持脑科学研究项目,提出“以机器人为核心”的高端制造业回归;2014年,日本启动“脑/智计划”(Brain/MIND),着力研究大脑认知功能的脑回路机制。

我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中明确提出了关于“脑科学与认知科学”的研究规划,包括对脑式信息处理系统的研究。2016年,我国正式提出进行“脑科学与类脑科学”研究,简称“中国脑计划”,由此搭建了脑科学与信息科学的桥梁。2017年5月,我国建立了“类脑智能技术及应用”国家工程实验室,旨在开展多模态信息处理、脑神经计算、基于神经网络的类脑机器人等研究工作。2018年3月,北京脑科学与类脑研究中心成立。同年12月,北京脑科学与类脑研究中心联合北京师范大学、中国神经科学学会认知神经生物学分会共同举办了脑科学与类脑研究论坛。2021年9月,《科技部关于发布科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知》发布,其中涉及59个研究领域和方向,国家拨款经费预计超过31.48亿元人民币。根据国务院印发的《新一代人工智能发展规划》,2030年我国将在类脑智能、自主智能、混合智能和群体智能等领域取得重大突破,人工智能技术将成为经济发展的新引擎。类脑研究有利于开发类脑智能技术和产品,从而实现人工智能从理论走向通用。

大脑中有多个能实现各种认知功能的特殊环路,情感、学习、思维和记忆等都需要靠这些环路实现。类脑智能的一个分支——情感智能,为新一代人工智能的发展提供了新思路。神经心理学的研究表明,情感是人类智能的重要组成部分,情感对人的决策、思维和记忆等智能活动有重要影响。1995年,哈佛大学心理学博士Goleman在《情感智能》中指出:情感是人类智能的重要标志。心理学上的研究表明,情感在人类认知行为中发挥着积极的作用。例如,正面的情感使人思维敏捷,认知能力提高;负面的情感使人学习热情降低,认知能力减退。目前,一些人工智能研究者已经意识到情感对人工智能发展的重要性,正致力于情感计算的相关研究,如情感机器人、人机情感交互、情感脑机接口等。

神经生理学研究表明,大脑中的杏仁体是控制情绪反应的重要组织,杏仁体能根据感官刺激产生情绪并巩固记忆,避免重复学习。Rolls指出,大脑侧颞叶中的杏仁体可以对刺激产生情绪评估,这些评估构成了情绪状态和情绪反应的基础,还能唤起注意和长期记忆。Dias指出,大脑侧颞叶中的眶额皮质能辅助杏仁体工作,对情绪的产生起调节作用,情绪引起的巩固性记忆可以避免大脑重复学习,从而加快信息处理速度。

综上可知,情感智能研究将有助于新一代类脑智能技术的发展。