偽人工智能橫行,什么才是真正的人工智能?:你好,作為一個從事人工智能科技媒體人,從專業(yè)角度上來講人工智能并不存在什么偽人工智能和真人工智能,如果非要辨
你好,作為一個從事人工智能科技媒體人,從專業(yè)角度上來講人工智能并不存在什么偽人工智能和真人工智能,如果非要辨誰真誰假的話,我更愿意說這是人工智能在真正成熟前的成長必經(jīng)之路。
為什么呢?就像人的成長,小孩子在青春期你說他是成人他也確實是成人,但是只是生理方面的成人,但在思想成面上他算成人嗎?在老一輩人來看并不算吧?任何一個對于公眾新生事物都會有一個青春期的過程。從新生到叛逆,甚至是在走向成熟的路上都會經(jīng)歷這樣的過程,也許它會走彎路 甚至是反人類,但不可否認這是任何事物發(fā)展規(guī)律,不管你是什么,都逃脫不了這樣的一個既定的法則。
當真正的人工智能落地,你已經(jīng)抓不住了。就如電商開始的時候,也會有偽電商的概念,“實體+配送”而已嘛,然后只要那批抓住機會的人成功了。
不要被科幻電影迷惑了,你所謂的偽人工智能都是被人類設定好的程序?qū)Π桑烤拖氚柗ü,雖然比世界冠軍厲害,但是說到底也就是個計算機,比人類的大腦儲存的多,數(shù)據(jù)提取比人類快,具體的話,也是在人類設定范疇里邊
我所理解的真正的人工智能,就是人類!
仔細看看,把這個世界所有的動物排列出來,你就會發(fā)現(xiàn),就像是一件作品,從最初的一代產(chǎn)品慢慢發(fā)展,一代又一代,最終才有人類的出現(xiàn)。而其他動物的大腦思維方式比較單一,好像“人類”設定好的偽人工智能一樣,沒有創(chuàng)造性!
人類就不同了,詳細就不一一說了!
我覺得真正的人工智能只會出現(xiàn)在電影里,科幻小說里!或者是說等人類成為“神”以后,才會有真正的人工智能出現(xiàn)!畢竟,人就是“神”創(chuàng)造出來的!。
媽的,能不能不邀請我?我知道初中都沒畢業(yè)的人你讓我回答這個,太他么難為我了!
人工智能主要是機器學習和深度學習算法,如果不用這兩個算法,應該說是偽人工智能。比如你開發(fā)機器人,不用深度學習算法,即使擁有一些智能,但是離人工智能還很遠。深度學習算法應用比較成功的是神經(jīng)網(wǎng)絡機器視覺,語音識別合成和自然語言處理,生成對抗網(wǎng)絡,增強學習。你不會這些算法你說你是人工智能,沒人信,只能算偽人工智能。大數(shù)據(jù)、云計算,5G跟人工智能是并列的,是新基建,數(shù)據(jù)基礎設施,人工智能系統(tǒng)可能需要他們。
1. 程序員的簡單定義:能正確響應接收到信息的程序。
2. 程序員復雜的定義:能夠存儲認知信息、環(huán)境信息、因果信息、方法信息、需求信息、任務信息、事件等信息等;具有人為定義的唯一根需求,能夠分解需求生成新的子需求,直到該子需求能夠被方法解決;能夠根據(jù)事件信息生成因果關(guān)系;能夠根據(jù)因果關(guān)系生成方法;能夠根據(jù)自身產(chǎn)生的需求發(fā)布任務;能夠利用方法完成任務。滿足以上功能的程序就是人工智能程序。
不是真人工智能與偽人工智能,是強人工智能與弱人工智能
生物的進化由簡單到復雜,循序漸進的。那么,生物在簡單階段有沒有智能吶?如果有,其機制就不會太復雜。智能研究,為什么不能搭建出含有“意識”的簡單數(shù)學模型吶?難道沒有大數(shù)據(jù)和強計算的能力,就沒法實現(xiàn)智能?
神經(jīng)干細胞的發(fā)現(xiàn),讓我們找到了問題的答案。從神經(jīng)干細胞到神經(jīng)元,是什么力量決定的?它的觸角數(shù)量和連接關(guān)系,是基因決定的嗎?正是這一系列的問題,成為打開生物智能的鑰匙。
1.神經(jīng)干細胞
圖像信息是最復雜的信息,它包含其它信息的規(guī)律。所以,我們從視覺器官入手,深入淺出的描述智能產(chǎn)生的過程。
1.1視網(wǎng)膜細胞的興奮
視網(wǎng)膜上排布著對光敏感的視覺細胞,當外界的景象投射到視網(wǎng)膜上時,光強超過興奮閾限的細胞,就會沖動。并在視網(wǎng)膜上形成一個與外部景象相似的圖像。比如,看見字母A時,在視網(wǎng)膜上,就形成如圖所示的模樣。不過,沖動型的細胞,只能構(gòu)成二值位圖。
視覺細胞有分泌遞質(zhì)的能力,遞質(zhì)的分泌,可以讓興奮的狀態(tài)延續(xù)一段時間。等到“遞質(zhì)”完全降解, 印象才完全消失。所以,“沖動”是脈沖的上升沿,而“興奮” 卻要包括遞質(zhì)降解前的時段。
圖1
1.2輪廓圖
假如我們用肉眼看黑板上的白字,視網(wǎng)膜上興奮細胞,應該分布在筆畫經(jīng)過的地方。反之,看白板上的黑字,興奮細胞應該分布在筆畫之外的地方。兩種狀態(tài)下的圖像,互為負像。這時的圖像,就是二值位圖,可以包含視野中的全部信息,也可稱之為全息圖。試想,白板黑字的情況下,大量的細胞都得興奮,那得消耗多少能量?顯然這不符合“節(jié)約”的規(guī)律。
于是,視網(wǎng)膜發(fā)育出拮抗功能,若有成片的高亮區(qū)域出現(xiàn),毛細血管,就會分泌抑制性激素,抑制視細胞過多興奮。其結(jié)果,持續(xù)興奮的細胞,只集中在亮暗區(qū)域的交界處。顯然,這樣的圖像就會變成輪廓圖。專業(yè)術(shù)語叫:圖像被銳化了,這就是,眼科專家所說的“馬赫帶” 效應。
輪廓圖,皆以線條的形式分布。那么,對于本身就是線條狀的文字圖來說,無論是用白字黑底,還是黑字白底,反映到視網(wǎng)膜上,都是相同的形狀。所以,小朋友識字,就會不在意白板還是黑板,只在意其形狀。這就能抓住了事物的本質(zhì)特征。而亮度是外源光的反射,極易變化,反映不了物體的本質(zhì)屬性。
或許有人會說:那么亮度和顏色不就丟失了嗎?其實不然,若缺失亮度,拮抗系統(tǒng)怎么會分泌抑制亮度的激素吶。其實,視網(wǎng)膜上的中心凹和黃斑區(qū),可以把它們感受到。因為,這里的視錐細胞,不受拮抗作用的影響,可以得到亮度、顏色的信息。也就是說,動物眼睛的構(gòu)造,并不像CCD那么簡單。它不擅長記憶大量的信息,而是擅長抽象信息,以便分類之用。根據(jù)這個原理,智能攝像頭,是不是可以增加這個功能吶。
那么,一般真實景象,經(jīng)過拮抗功能的處理,會有什么效果吶?比如看十五的圓月亮,這視網(wǎng)膜上,起初是個圓盤,但在拮抗的作用下,就變成了一個圓環(huán)。既然是圓環(huán),里面的其他圖像,就不會被淹沒。顯然,任何景象,在視網(wǎng)膜上,起初都是位圖,而在拮抗的作用下,會迅速變成輪廓圖。而輪廓圖最適合用矢量圖表示,比如現(xiàn)在的人臉識別,都是將特征,用矢量進行標注。與位圖相比,矢量圖信息,節(jié)約多了。
為什么一幅漫畫,就能準確認出描述的對象是誰。黑白電影,也不會讓人看著別扭,產(chǎn)生錯覺,這都是抽象的結(jié)果。那么,亮度和顏色等同時出現(xiàn)的信息,有沒有必要記憶吶?在大腦搞不清有沒有作用時,往往都會盡量記住。比如,雙胞胎的膚色,一個略白,一個略黑。同時出現(xiàn)時,就可以作為鑒別的標志。但是,單獨看見其中一人時,膚色特征就失去鑒別作用。于是大腦會找更有效的鑒別特征,比如痣,就比膚色重要。可見,經(jīng)過用進廢退的規(guī)律篩選,不起作用的信息,就會被意識忽視。而常用來鑒別事物的信息,則會受到“注意力”的特別關(guān)注。
總之,用這樣的方法識別圖像,不需要隱含層。每一個神經(jīng)元,都承載一個明確的概念。它的興奮,就使大腦想起這個概念。
1.3神經(jīng)干細胞的“記”功能
人的大腦內(nèi),每天都會產(chǎn)生神經(jīng)干細胞,并通過血液,流向全身。它原本是顆粒狀,沒有觸角,但卻要分化成有觸角的神經(jīng)元。那么,是什么原因,讓其觸角接駁到相應的地方?內(nèi)在的信息是DNA嗎?可是,DNA都相同,而神經(jīng)元的形狀卻各不相同?說明,其分化的形狀,一定是細胞外的信息所為。
什么是細胞外的信息?身體內(nèi)興奮細胞的組合,比如視網(wǎng)膜上的字母,就能塑造(分化)神經(jīng)干細胞。因為,細胞產(chǎn)生沖動時,細胞膜內(nèi)外的離子會快速交換,在平靜的細胞外液,形成局部的離子勢阱。包括分泌的遞質(zhì),都會對干細胞的偽足(絲狀蛋白),產(chǎn)生吸引。顯然,靜息的細胞,不具備吸引偽足的能力。所以,連接關(guān)系就是記憶。
隨著偽足與興奮源的接近,干細胞所受的加權(quán)刺激,就會逐步增強,一旦合力超過興奮閾限,就會沖動,繼而蛻變?yōu)槌赡晟窠?jīng)元細胞。而伸出去的偽足,則蛻變?yōu)檩斎胄盘柕挠|角——神經(jīng)樹突,并吸附在誘導細胞的身上。在兩者交接的地方,形成了一個稱之為“突觸”的接頭,像吸盤一樣吻合在一起。但不是融為一體。這樣的結(jié)構(gòu),像一個閥門,只有滿足一定條件,信息才能傳遞過去。滿足不了,信息將會終止于此。 如圖2所示。
圖2
這就實現(xiàn)了記住功能,比如,眼睛看見字母是A時,視網(wǎng)膜上的興奮細胞,就會排列成A字形。如果此時有神經(jīng)干細胞在場,它就會伸出偽足,去接駁那些興奮細胞,于是, A字母的形狀就這樣被記了下來,形成概念神經(jīng)元A。如圖3所示。
圖3
這種用偽足接駁興奮細胞的行為,等于把當時發(fā)生的信息及時抓住,從本質(zhì)上講,就是用締結(jié)關(guān)系的方式,記住信息。得到的神經(jīng)元,就自動承載了一個“概念”,是一種自然的標注。
當然,如果神經(jīng)干細胞充裕,也會分層逐級聯(lián)系。比如,用多個神經(jīng)干細胞,先把局部線段記下,得到幾個子概念。之后,再用一個神經(jīng)元,把這幾個線段再次聯(lián)系起來,就得到母概念。
假如,大腦中的興奮點過多,而神經(jīng)干細胞過少,其伸出的偽足就多,蛻變后的樹突就多,但層級少。就此案例來說,一個神經(jīng)干細胞,可以記一個字母。這樣,單個神經(jīng)元是一個基本單元,沒必要細分,節(jié)省神經(jīng)元。倘若用一個神經(jīng)元記一個漢字,漢字成為基本單元。而不是以筆畫為最基本單元,那就不能用于五筆字型輸入法。沒法用圖形對漢字進行搜索。
那么,大腦是怎么“自動”解決這個問題的吶?那就是,形成時偽足盡量多的抓取信息。使用時,再通過修剪樹突,變成為基本單元。這樣,可保證基本單元用一個神經(jīng)元承載,沒有細分的必要。所以,三歲前的記憶,想不起來。
何況,神經(jīng)干細胞連接的諸多要素,未必屬于一個事物。只有通過再次興奮,借助遞質(zhì)積累,才能實現(xiàn)去偽存真(修剪);蛲ㄟ^逐級的聯(lián)系,實現(xiàn)拾遺補缺(嫁接)。這就是大腦可以無監(jiān)督學習(記憶)的緣故。也是大腦不能像電腦,一次性完成記憶的原因。小修小改,與時俱進的功能,是概念形成,不可或缺的機制。
由于,人腦每天產(chǎn)生的神經(jīng)干細胞數(shù)量有限,要讓單個神經(jīng)干細胞記更多的信息。同時興奮的細胞越多,形成的觸角就越多,并行計算的規(guī)模就越大。顯然,圖像的信息量,就比文字的信息量大。記圖像比記文字劃算,且容易回憶。這就是大腦喜歡形象思維的原因。比如,有形事物的動態(tài)機制,通過圖像就一目了然。
剛出生的孩子,神經(jīng)干細胞的產(chǎn)量最高,這從腦容量的增長速度,就能反映出來。但是,缺少信息的刺激,過剩的神經(jīng)干細胞,就不轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)元,而會變?yōu)樯窠?jīng)膠質(zhì)細胞。這種現(xiàn)象,在干細胞的培養(yǎng)實驗中,時常發(fā)生。
1.4網(wǎng)絡是后天形成的
既然,記憶后天信息的神經(jīng)元,是后天形成,其連接關(guān)系則各不相同,說明其能吸收后天的信息。不會像深度神經(jīng)網(wǎng)絡那樣,相鄰兩層的神經(jīng)觸角,得悉數(shù)相連。如圖所示。如果那樣,單個神經(jīng)元的觸角,將多如牛毛。
實際觀測證明,視細胞和神經(jīng)元的觸角,并非悉數(shù)相連。層與層之間的情況,也是如此。甚至,層與層之間的界限,都不明顯?梢,只有后天形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),才能與之吻合。
如果,一個人出生后所接觸到的信息,是由神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)來記住。那么,這些神經(jīng)元形成的時間,就會有先后之分。這就給上述推論,留下了驗證的機會。事實證明,老年人的大腦,會有新的神經(jīng)元形成。
1.5記憶的目的是“抽象”
對大腦而言,記憶信息的載體,總是供不應求的。而,“避害”作為動物的第一需要,只有識別危害,才能避免危害。基于上述兩點,有限的神經(jīng)干細胞,就不可能用來拷貝信息,必須抽象。
那么,根據(jù)什么原則抽象吶,那就是:從大到小的分類。刺激感官頻率高的要素信息,通常是大類的特征。就圖像而言,反映形狀信息的輪廓圖,不易變化,出現(xiàn)的頻率就高。將輪廓信息組合起來,等于抽象出權(quán)重大的特征。
人眼,可以將信息,由不同的機構(gòu)處理。比如,用密布血管的視網(wǎng)膜,能產(chǎn)生拮抗,來抽象物體的輪廓。用中心凹和黃斑區(qū),處理亮度和顏色。
雖然,輪廓圖并不能直接分割圖像。但是,可以改變分割圖像的方法,摒棄矩形框分割法。這是圖像識別的一大突破。先通過神經(jīng)干細胞,抓取輪廓線,剔除了大部分無關(guān)像素。接下來,靠遞質(zhì)的沉積,進行再次統(tǒng)計,便可實現(xiàn)分割圖像。因為,不斷變化的信息場中,直接相關(guān)的信息,二次再現(xiàn)的概率極低。因此,人腦不需要經(jīng)過大量訓練,就能記住概念。這是深度學習不能比擬的?傊,頻率高的信息首先被記住,并成為區(qū)分大類的要素,也是權(quán)重大的要素。
綜上所述,大腦抽象的原則就是:用有限的記憶載體,在力所能及的情況下,記大舍小,逐級分類。隨著生物的進化,記憶信息的載體增加。記憶要素的層次,便延伸到小類。比如蚊子,只要有動靜,就會飛,只需記住有沒有“動靜”這樣簡單的信息。而人類,卻可以分辨動靜的細節(jié),做出多種多樣的反應。
可見,識別能力,不只是高等動物的專利。1000×1000的視網(wǎng)膜,和8×8的比較,沒有本質(zhì)上的區(qū)別。所以,蚊子也有智能。其差別在于,高級的大腦,能將事物的識別,深入到分類的細枝末節(jié)。
1.6“認識”的機制
聯(lián)系式的“記”模式,有什么用吶?試想,在A神經(jīng)元形成之后,回頭再看字母A,神經(jīng)元A就會迅速沖動。這與沒記住的反應,大不一樣。因為,A神經(jīng)元的再次沖動,可以讓大腦感覺,自己曾經(jīng)看見過字母A。
另一方面,只要A神經(jīng)元興奮,樹突就會將刺激它的遞質(zhì)吸收,使得視網(wǎng)膜上的A圖形消失。相當于視網(wǎng)膜上的興奮點,匯集到A神經(jīng)元這一個點。既興奮通過要素,搜索到了概念A,這就實現(xiàn)了神經(jīng)元的“認識”機制。
需要說明一下:“要素”和“概念”原本是一回事,要素的組合叫概念。相當于子母關(guān)系。另外,同樣的概念,用于識別事物時叫要素,區(qū)別事物時叫特征。反映在大腦里,都是用神經(jīng)元承載。
1.7同層概念的塑造
假如在A神經(jīng)元形成之后,用眼睛去看圖像B,大腦會有何反應吶?請看圖4,視網(wǎng)膜上的興奮點分布成形狀B。
這時,A神經(jīng)元上會有8個樹突受到刺激,相當于全部20個樹突的2/5。它為什么不沖動吶?因為刺激的合力,難以超過細胞沖動閾限,也就不易產(chǎn)生沖動。
圖4
于是,視網(wǎng)膜上的B圖形會完整保持,這就為塑造神經(jīng)元B創(chuàng)造了條件。倘若,這時有神經(jīng)干細胞在視網(wǎng)膜附近,其偽足就會去接駁興奮細胞,于是,神經(jīng)元B就會被塑造出來。如圖5所示。
圖5
以此類推,當A、B神經(jīng)元形成之后,再用眼睛去觀察字母C,視網(wǎng)膜上的興奮細胞,就會出現(xiàn)如圖6所示的形狀。這時,A神經(jīng)元會有4個樹突受激,16個無刺激,顯然受激強度太小,很難興奮。
圖6
再看神經(jīng)元B,盡管有18個樹突受激, 也還有10個無刺激。只要沖動閾限高啟,也不會沖動。視網(wǎng)膜上的C圖形就會完整保持。因此,這又為塑造C神經(jīng)元創(chuàng)造了條件。
鑒于,認識時,沖動的神經(jīng)元,會吸收視網(wǎng)膜上興奮細胞的遞質(zhì),相同的概念就不會重復塑造。假如,大腦內(nèi)的概念可以重復塑造,那么,使用多次的字母,得有多少?
所以,只要興奮閾限一直高啟,52個大小寫英文字母神經(jīng)元,都能被陸續(xù)塑造出來,也就是被記住。不僅如此,所有西文字母、標點符號、阿拉伯數(shù)字,也能被8×8點陣的視網(wǎng)膜,塑造出來。且不會重復,每樣一個。
1.9組合譯碼器
人類視網(wǎng)膜的細胞,超過1000×1000,能塑造的圖像概念,可達2^1000×1000?墒,萬變不離其宗,它與8×8點陣相比,沒有質(zhì)的不同。這不就是一個萬能譯碼器嗎?成千上萬個概念,能在一瞬間識別出。但是,組合譯碼器的輸入端,本身就是特征像素,與靜息細胞無關(guān)。因為,靜息的視細胞,既不輸出1信號,也不輸出0信號,相當于高阻態(tài)。所以字母神經(jīng)元不需要與每一個像素連接。這樣才能形成“組合譯碼器”。
組合譯碼器有什么優(yōu)點吶?那就是模糊識別。比如,相似但不相同的圖像,用排列譯碼器進行識別,要么認識,要么不認識。而組合譯碼器則未必,它能在無數(shù)個事物中,通過輪廓線的吻合度,選擇一個最相似的概念,作為答案。
試想,即使是同一只貓,只要在不同的時間和地點觀察,都不會相同。精度越高的排列譯碼器,越不認識。試想,老鼠的視網(wǎng)膜要是用排列譯碼器,再次看見貓,如何能認識?所以,動物的視網(wǎng)膜,肯定是組合式譯碼器。
而且,具備模糊識別的能力,就可以根據(jù)相似度,把事物認識到不同級別的類概念。比如,看見一個動物,可以根據(jù)分辨率,認識到“界門綱目科屬種”的任何級別。上不封頂,下不保底,人臉的表情包也可以識別。如此了得的跨界分類能力,也只有用矢量輪廓圖,才能輕松實現(xiàn)。
2意識
如果依賴大數(shù)據(jù)和強算力來研究智能,勢必會忽視單個神經(jīng)元的意識功能。沒有意識的智能,就是偽智能(人為智能)。
2.1生物腦的強項“意識”
就前例而言,在字母C神經(jīng)元塑造前,大腦若將A、B神經(jīng)元的沖動閾限調(diào)低,會發(fā)生什么情況?肯定是B神經(jīng)元首先沖動。因為,它受刺激的觸角有10個,占所有觸角(10+18=28)的5/14。而A神經(jīng)元的受激觸角有4個,占所有觸角(4+16=20)的1/5,比B小。
顯然,這是在用視網(wǎng)膜上的圖像,與大腦記憶中的所有概念,同時進行比對,也可以稱之為“并行博弈”。只要閾限不停止下降,總會有神經(jīng)元興奮,而且是相似性最高的那個。鑒于此案例只有兩個概念,所以,最接近C的是B,就率先沖動。
當大腦記住所有印刷體英文字母后,再讀英文手稿,從未見過的畸形英文字母,也能認識。這是為什么吶?試想,只要識別的目標被限制在英文字母,相似度總會有差別。因此,通過閾限的降低,總能選出最相似的字母,實現(xiàn)沖動。因此,大腦只記一個標準概念,卻能進行冗余性很大的模糊識別。其本質(zhì)就是:用區(qū)別代替識別,俗話說“不怕不識貨,就怕貨比貨”。這也是并行計算的優(yōu)勢,串行計算機不行。
從生存的角度看,動物面對惡劣的客觀環(huán)境,必須要作抉擇。不能因為沒見過,就視而不見,充耳不聞。通過降低閾限,大腦就能選出一個最近似的答案。那么,降低閾限的功能,應該怎么稱呼吶?除了“意識”還有其它更合適的概念嗎?
如果,觀察圖像時,各字母神經(jīng)元閾限都高啟,卻還有神經(jīng)元興奮,那一定是要素特別充分,這時,才稱得上“認識”。若部分要素不吻合,則必須通過閾限下降,才有神經(jīng)元興奮。這樣的興奮,只能稱之為“識別”?梢姡白R別”的本質(zhì),就是對模糊事物的歸類。
而激發(fā)神經(jīng)元時的閾限大小,與吻合度(相似度)線性相關(guān)。若能測控它,就能決定大腦對輸入信息采取的態(tài)度,是記住、識別、猜測。這種自組織功能,不就是我們?nèi)粘Kf的“意識”嗎。
那么,閾限的調(diào)節(jié),取決于什么因素吶?“激素”。同時,激素還兼具讓哪些神經(jīng)元敏感的作用,縮小選擇范圍,一舉兩得。而管理激素的這一套伺服系統(tǒng),會產(chǎn)生一系列“意識”概念,所以稱之為“意識”系統(tǒng)。
2.2神經(jīng)元的沖動閾限
那么,神經(jīng)元的沖動閾限,是怎樣形成的?這得先了解一下細胞的沖動機制:神經(jīng)細胞像一個小電池,由于細胞膜離子泵的作用,使體積小的鉀離子,被泵入細胞內(nèi)液。體積大的鈉離子,被泵到細胞外液。由于數(shù)量上的不對等,就造成了膜內(nèi)外的電壓產(chǎn)生差異,形成膜電壓。
膜電壓一大,細胞就會變得更敏感。一旦受到刺激,膜面上的通透性就會產(chǎn)生劇烈的變化,相當于篩子的網(wǎng)眼變大。使膜內(nèi)外的離子自由交換,膜電壓也隨之突變,這就是沖動。由于刺激往往是個點,如樹突的末梢。于是,刺激點的網(wǎng)眼,還會象水波紋一樣,在細胞膜上快速擴散,傳遞到各觸角末端。顯而易見,大網(wǎng)眼走到哪,離子的自由交換就跟隨到哪。與此相伴,陡變的電壓,也會跟隨到哪。于是,信號會一起從有刺激的觸角出發(fā),傳遞到?jīng)]有刺激的所有觸角。
鑒于,波的傳輸速度,比物質(zhì)移動的速度快。因此,神經(jīng)纖維傳輸信息的速度,就是細胞膜網(wǎng)眼移動的速度。而且,實驗證明,刺激神經(jīng)纖維的中點,動作電壓會向兩邊傳遞。這就為突觸的雙向傳遞,提供了先決條件。
2.3閾限的外部調(diào)節(jié)
顯然,影響閾限的關(guān)鍵因素,是膜電壓的大小。膜電壓一大,神經(jīng)元就變得敏感,微小的刺激,就能使之產(chǎn)生沖動。反之,膜電壓一小,神經(jīng)元就變得遲鈍。
那么,膜電壓能不能調(diào)節(jié)吶?既然膜電壓是由細胞膜內(nèi)外的離子差異造成,那么,改變膜內(nèi)外的離子含量,不就能改變膜電壓了嗎。當然,提高細胞膜離子泵的功率,是可以改變膜電壓。但要靠睡眠,相當于給蓄電池充電,快速調(diào)節(jié)是不可能的。而將不同的“電解質(zhì)”(激素)注入到細胞外液,卻能改變局部離子的含量,選擇性改變部分神經(jīng)元的膜電壓。提高膜電壓的激素,叫興奮劑。降低膜電壓的激素,叫麻醉劑,或叫抑制劑。
可見,造成神經(jīng)元沖動的因素,不僅是遞質(zhì),還有激素。不同的是,遞質(zhì)只在信息的通道“突觸”上起作用,而激素則在“突觸”以外的細胞膜上起整體作用,它不屬于遞質(zhì)。也就是說,遞質(zhì)承載著信息,激素承載著能量。有時是激素先起作用,遞質(zhì)后起作用,有時是遞質(zhì)先起作用,激素后起作用。只有通過兩者一前一后的默契配合,才能實現(xiàn)人腦那種神奇的思維。信息的行為,叫智慧,能量的行為,叫意識。所謂智能,就是智慧+能量。
2.4血管神經(jīng)網(wǎng)絡
激素產(chǎn)自多種腺體,但都得通過血液運輸。如果有一套系統(tǒng),控制血液走向、數(shù)量、時機,就能使能量供應變得井然有序。這就象給植物澆水,存在漫灌和滴灌。因為需要精準滴灌,血管才會發(fā)育成網(wǎng)狀。所以,神經(jīng)與血管常常是結(jié)伴生長。
大腦血管的分布是樹狀的,假如在樹狀血管的每個分叉處,都設有一開關(guān)。那么,血流就能被定時、定位、定量的控制。這一切,就是由血管神經(jīng)系統(tǒng)來實現(xiàn)。
同樣的道理,血管神經(jīng)元的興奮,也可以像視網(wǎng)膜那樣,塑造新的神經(jīng)元,并在先天神經(jīng)網(wǎng)絡的基礎上,嫁接出后天的網(wǎng)絡。毛細血管及末梢神經(jīng),可在后天生長,這已被證實。
可是,刺激視網(wǎng)膜有外來的光線,那么,刺激血管生長的信息來自哪里?試想,興奮在突觸間的傳遞,不可能路路通。中斷的信息載體“遞質(zhì)”,就會從突觸間隙,泄漏到細胞外液。繼而,刺激毛細血管,使其分泌應激激素。并通過血管,刺激伺服血管的神經(jīng)元,并嫁接出新的血管神經(jīng)網(wǎng)絡。
當然,血管神經(jīng)網(wǎng)絡和信息神經(jīng)網(wǎng)絡,有可能長到一起,特別是在中樞神經(jīng)區(qū)域。只有這樣,血管的狀態(tài)才能用概念描述,用思維控制意識。
可想而知,血管就像電網(wǎng)一樣,一旦神經(jīng)元沖動,就會請求其供應能量,并獲得及時響應。于是,相關(guān)神經(jīng)元的膜電壓,就被電網(wǎng)分泌的激素提高,注意力就被吸引過來。
關(guān)鍵是,每個神經(jīng)元承載的概念,都是獨一無二的。因此,伴隨血管分布的神經(jīng)網(wǎng)絡,能為興奮的概念,精確的定位。
從動力學角度看,它還能利用能量,協(xié)助興奮在單一線路上,反向傳遞。使突觸的實現(xiàn)雙向傳遞,成為可能。只有這樣,興奮的傳遞,才能循環(huán)往復。
2.5意識的作用
為什么要把血管伺服神經(jīng),叫做“意識”神經(jīng)吶?因為它具有如下的功能和屬性。
2.5.1測度功能
意識神經(jīng)網(wǎng)絡就像一個測度儀,能為思維定性。因為,當神經(jīng)元的閾限一定時,其沖動與否,將由遞質(zhì)和激素的合力來決定。而,遞質(zhì)只作用于突觸間隙,激素卻作用于突觸以外的細胞膜。于是,神經(jīng)元的沖動,可大致分為5種情況。(1)不靠激素,完全由遞質(zhì)誘發(fā)的沖動,這叫認識。通常,這是在所有樹突受刺激的情況下發(fā)生。(2)激素為輔,遞質(zhì)為主的沖動,這叫識別。通常,這是在大部分樹突受刺激的情況下發(fā)生。(3)激素和遞質(zhì)的作用半斤對八兩的沖動,這叫猜想。通常,是在一半樹突受刺激的情況下發(fā)生。(4)激素為主,遞質(zhì)為輔的沖動,叫聯(lián)想。通常,是在少數(shù)樹突受刺激的情況下發(fā)生。(5)遞質(zhì)不起作用的沖動,叫遐想。通常,是在沒有樹突受刺激的情況下發(fā)生。比如做夢,并沒有信息刺激,完全是膜電壓提高所致的自激。
總之,上述五種情況,對應著血管神經(jīng)的五種不同的興奮組合。或者叫血管神經(jīng)的五種感受,形成不同的5種意識概念。
如果從兩個極端看,第1種完全是理智型思維,第5種完全是感性思維。這些被動型的感受,就是測度功能,叫注意到。
2.5.2注意力管理
神經(jīng)元既能感受遞質(zhì)的刺激,也能感受激素的刺激。遞質(zhì)刺激在先,激素被動分泌,血管神經(jīng)產(chǎn)生的意識,就是測度功能。相反,激素刺激在先,遞質(zhì)刺激在后。所產(chǎn)生的意識,就是控制功能。比如打乒乓球,在接發(fā)球時,注意力得集中在來球線路上。此時,信息神經(jīng)元還沒有沖動,但其敏感性卻已提高。此時,思維已被限制在一群概念之內(nèi),即使蒼蠅從眼前飛過,大腦也會視而不見。說白了,就是用注意力,約束了一群神經(jīng)元,這就是主動意識,或叫“有意”為之。
既然,注意力可集中在部分事物上,即使有其它事物出現(xiàn),也可以視而不見,聽而不聞。說明,大腦具有選擇性吸收信息的功能,也就具備天然的抗干擾能力。
通常,一旦思維啟動,注意力就會尾隨而至。如果超前,還會引導思維,兩者往往是交替前行。比如,觀看到相似的物體時,中斷信號的突觸就會泄漏遞質(zhì)。繼而,導致毛細血管激素的分泌,刺激相關(guān)概念參與并行博弈,影響下一步路徑的選擇。
當然,意識在約束思維時,測度功能也如影隨形;蛘哒f,測度的結(jié)果,影響著意識的取向。兩種功能,交替發(fā)揮作用。比如,讀書時,意識神經(jīng)主動控制著視線,在字里行間掃描著。而信息神經(jīng),則通過相似度,識別著文字和語句。與此同時,血管還不時的受到信息的干擾。比如走神,雖然視線還在繼續(xù)瀏覽,但思路卻被引上了岐途。
2.5.3能量在并行計算中的作用
激素就好像集成電路的電源,沒有能量的提供,信號則無法持續(xù)傳遞。而大腦的血管,就是神經(jīng)網(wǎng)絡的電源。它可以向分散在各處的神經(jīng)元,同時提供數(shù)量相當?shù)募に。通過提高它們的敏感性,可以在大腦內(nèi),臨時圈定出一個敏感的概念群。等同于圈定一個定義域,或叫集合,只讓圈內(nèi)的神經(jīng)元并行博弈,平等競爭,摘出一個與“輸入信息場”最接近的概念。比如,看書時,意識已把注意力,集中在文字神經(jīng)元群中。那么,經(jīng)博弈興奮的神經(jīng)元,必然是文字。
與大腦相比,集成電路有電阻率很小的公共地,電壓不能變化。而腦脊液電阻率大,不可能做為公共地。所以,大腦就另辟蹊徑,用血管滴灌的方式,創(chuàng)造一個平等博弈的環(huán)境。
這樣,反而可以將概念,進行任意組合。且不需要搬動神經(jīng)元,就能將散落在各處的神經(jīng)元,進行并行博弈。不必像電腦那樣,把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到CPU去計算。所謂分布式計算,就這樣實現(xiàn)了。
可見,能量的自動管理,產(chǎn)生了意識系統(tǒng)。單一的信息系統(tǒng),實現(xiàn)不了智能。而且,系統(tǒng)的自我進化(創(chuàng)新),不能缺少意識。所以,現(xiàn)在的算法,只能靠人腦協(xié)助,硬件靠大腦設計,軟件靠大腦編輯。
總之,神經(jīng)元既是記憶單元,又是計算單元,所以,最簡單的GPU就是單個神經(jīng)元。再復雜的機制,都可以用它們連接成網(wǎng)絡,模擬出來。就像采用一組方程,來描述這個機制。當然,智能電網(wǎng)的“意識”系統(tǒng),也不可或缺。
2.5.4情商
信息神經(jīng)系統(tǒng)的序度叫智商,意識神經(jīng)系統(tǒng)的序度叫情商。既然信息神經(jīng)網(wǎng)絡可以進化,意識系統(tǒng)也就可以進化。比如,世界觀、價值觀、人生觀、信仰、自尊、驕傲、謙虛、態(tài)度、情緒、毅力……,意識方面的概念也會層出不窮。序度的進化,也就是情商的提高。
注意力的管理能力,反映情商的高低。疲勞的狀態(tài),注意力不易集中,主觀意識也難以控制。一旦管理好,智力也提高。
3深層網(wǎng)絡的構(gòu)筑
3.1單詞神經(jīng)元的塑造
當字母層神經(jīng)元形成后,眼睛再次看書,會是什么效果?如果是初學者,其視線會在意識的控制下,按順序逐個認識字母。于是,相應的字母神經(jīng)元就會相繼興奮。若此時它們能分泌足夠的遞質(zhì),便能形成一群“并存”的興奮點,造成對新生神經(jīng)干細胞的吸引。于是,單詞神經(jīng)元就被塑造出來。例如,單詞apple、picture、home的塑造,如圖7所示。鑒于單詞太多,圖示起來看不清,在此,僅用三個單詞代表。
由于,眼睛在攝取動態(tài)信息時,字母神經(jīng)元是輪流沖動的。雖然,遞質(zhì)的分泌可以延續(xù)一段時間,但因其降解的速度很快,所以,也會輪流歸于靜息。因此,興奮點并存的數(shù)量就很有限。于是,這時塑造的神經(jīng)元,樹突就會較少。若遇到單詞的字母太多,還得用幾個干細胞,來分段記住。
3.2串并轉(zhuǎn)換
這就像用照相機拍攝走過窗前的人流,同時看到的人數(shù),總是有限的。若要既不重復,又不遺漏,那就得多次曝光,分段記住。對神經(jīng)系統(tǒng)而言,就是利用“遞質(zhì)暫留”形成的“時間窗口”,將串行信息轉(zhuǎn)化為并行信息,然后用神經(jīng)干細胞來記憶之。
其實,計算機講起來是串行計算,實際上在每一步運算中,還是并行處理的。因為,CPU是有“帶寬”的,早期只有4比特,現(xiàn)在達到64比特以上。只不過,與大腦不同的是,CPU的帶寬是固定的。必須由0、1、“帶寬”這三個要素,才能構(gòu)成排列的狀態(tài)。而神經(jīng)網(wǎng)絡的“帶寬”,則是由不同位置的興奮點決定,可寬可窄。這是一種組合狀態(tài),與向量函數(shù)的描述方法契合。
上述機制,可在現(xiàn)實生活中找到貼切的例子。比如記電話號碼,人們常會將其分成幾段,也就是用多個神經(jīng)干細胞來記住。比如,記11位手機號碼時,有的人采用3、3、5組合,有的人采用3、4、4組合。同一個號碼兩種讀法,會讓人有不同的感覺。不信,與身邊的人試試。
其實,標點符號的產(chǎn)生,就是給斷句的位置做出標記,以便讀者獲得與作者相同的理解。在此停頓,保證并行的數(shù)碼長度。否則,同一句話,不同的組合,會產(chǎn)生不同的含義。
再則,用哪種組合記電話號碼,是由意識控制的。試想,如果閾限高啟,神經(jīng)干細胞就不會輕易沖動,等待興奮的神經(jīng)元多了,伸出的偽足就多。當然,前提是,不能超過第一個興奮點延續(xù)的時間窗口。
再來看看使用頻率:在字母層,26個字母大小寫,共52個。鑒于,單詞是由字母的不同組合構(gòu)成,到單詞這層,其數(shù)量便會激增。單詞神經(jīng)元的興奮,多是由字母神經(jīng)元興奮造成的。所以,單詞神經(jīng)元的興奮次數(shù),就比字母神經(jīng)元低。根據(jù)用進廢退的原則,字母就比單詞記的牢。
3.3逐級塑造的機制
綜上所述,神經(jīng)網(wǎng)絡的構(gòu)筑方式,是逐層塑造。表層信息的豐富,可以加深縱向記憶的深度。以此類推:單詞神經(jīng)元的相繼興奮,可塑造語句神經(jīng)元。語句神經(jīng)元的相繼興奮,可以塑造短文神經(jīng)元,直至塑造出各種文章級別的神經(jīng)元。理論上講,通過層層疊疊的塑造,一篇洋洋灑灑的文章,最終,有可能匯集到一個神經(jīng)元。顯然,這種逐層塑造的記憶方式,縱向深度,取決于表層的寬度。信息越廣博,知識才能越精深。所謂知識,就是經(jīng)過組織的信息。
話說到這,讀者肯定會產(chǎn)生疑問,遞質(zhì)暫留的時間,取決于遞質(zhì)囊泡積累的多少。囊泡積累的多少,又取決于使用次數(shù)的多少。從字母到單詞,再從單詞到語句,其數(shù)量以“階乘”的方式增加。那么,平攤到語句的使用次數(shù),就迅速減少。要想用遞質(zhì)積累來記住語句,其難度可想而知。所以,在傳話游戲中,語句一長,就會誤傳。
可見,神經(jīng)網(wǎng)絡的層數(shù),不可能無限增加。而且,并不是層次分明。因為,同時或相繼興奮的概念,未必在同一層發(fā)生。何況,概念的要素沒有分層記憶的必要。
其實,神經(jīng)元的基本功能都一樣。關(guān)鍵是各觸角的權(quán)重,以及和其它神經(jīng)元的連接關(guān)系,在使用中可以不斷調(diào)整。一個神經(jīng)元就是一個函數(shù)計算器,經(jīng)過迭代,便可以形成描述任何事物的方程組。那么,這樣的網(wǎng)絡,同時具備記憶和計算功能。所以,在大腦里找不到存儲器。
3.4不可替代性
難道,這種多層次,后天形成的神經(jīng)網(wǎng)絡,是不可替代的嗎?答案是肯定的。因為,大腦中每一個概念都是獨一無二的,用這種方式的記憶,最節(jié)省神經(jīng)細胞。不像電腦和書籍,每一篇文章,需要占用不同空間來記憶。比如這篇文章,不過是有限詞匯的重復使用。而大腦閱讀這段文字時,是通過重復調(diào)用同一概念神經(jīng)元來實現(xiàn)的。那么,在概念的“唯一性”和“不可移動”這兩個條件制約下,大腦的思維機制,不可能有其它的模式可選擇。
試想,如果互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù),按照大腦神經(jīng)網(wǎng)絡的方式儲存,我們要節(jié)省多少存儲器。不僅如此,互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu),都將不斷進化,讓整個社會運行的效率提高。
其實,現(xiàn)在的核磁共振技術(shù),可以通過血氧的分泌軌跡,對概念神經(jīng)元進行定位。一旦獲得概念分布圖,就能通過血氧行走的軌跡,讀出思維的內(nèi)容。只不過,目前的精度還比較低,血氧降解的速度比較慢。加上血氧反應的是激素的運行軌跡,沒有遞質(zhì)的軌跡那么細致。但愿,未來的技術(shù),能探測到遞質(zhì)的軌跡。到那時,大腦的思維,就會清清楚楚的顯現(xiàn)在人類眼前。讀心術(shù),將成為可能。
4.遞質(zhì)
4.1圖像分割
前述字母的記憶,是理想化的圖像,既沒有多余的筆畫,也沒有其它的景物摻雜,所有的輪廓線,都屬于一個概念。然而,現(xiàn)實的圖景,多半是各種事物交織的狀態(tài),面對這些疊加在一起的輪廓線,神經(jīng)干細胞怎么能分辨?所以,它的偽足,只能是眉毛胡子一把抓。于是,再次分割的問題就顯現(xiàn)出來了。
雖然,輪廓線不能直接分割圖像,但改變了分割方法。也就是線條“涵蓋”法,代替矩形面積分割。其優(yōu)點是,重疊的事物,能精確的分辨出來。比如,在一個人的臉上,可以將他的眼鏡區(qū)分開來。
當然,注意力既可以關(guān)注面容,也可以關(guān)注眼鏡,就又涉及到意識的問題了。顯然,只有矢量圖,才可以并行處理多個概念。因此,大腦可仁者見仁,智者見智。何況,在同一個畫面里有多個概念,還可以連系成更大的概念。
試想,眼鏡不總是戴在臉上的,把它換一個地方放置,再次識別。誤接的要素接口,就沒法傳遞興奮了,遞質(zhì)就不會沉積,連接則會迅速弱化,甚至脫落。而所屬要素的接口,卻會繼續(xù)傳遞興奮,沉積遞質(zhì)。利用傳遞概率的差異,神經(jīng)元就能自動抽象要素了。也就達到了“去偽存真”,自動采集特征的目的。
可見,背景信息的更換,對剔除誤接要素,至關(guān)重要。與深度學習相比,訓練的次數(shù)可大大降低。兩三次足以,所以動物,不用那么大的計算能力,就能迅速建立概念。
當然,直接記憶不摻雜干擾信息的概念,去偽存真的工作,已經(jīng)由別人完成。比如語言、文字、符號的交流,都是經(jīng)過抽象的信息。這就是監(jiān)督學習。
神經(jīng)干細胞在抓取要素時,也會產(chǎn)生遺漏。僅靠遞質(zhì)積累是無法彌補的。沒關(guān)系,繼續(xù)用神經(jīng)干細胞的聯(lián)系,來拾遺補缺。因為,概念和遺漏要素屢屢同時或相繼興奮,自然會有干細胞將它們連系起來。
其實,不光是圖像概念存在分割的困擾,深層概念也有。或者說,每個初期建立的概念,面對的“信息場”,都有差異。只有通過交流,才能求同存異,約定俗成,得到一個公認的標準概念。
可見,大腦的記憶,之所以不能一蹴而就,并不是生理缺陷,而是不可或缺的矯正機制。
4.2遞質(zhì)作用的歸納
1,統(tǒng)計功能:根據(jù)“用進廢退”的原理,突觸每傳遞一次興奮,遞質(zhì)囊泡就會增加一點。一方面是對傳遞次數(shù)的記憶和統(tǒng)計,屬于測度功能。另一方面,傳遞能力也會加強,屬于控制功能。
2,權(quán)重配置:遞質(zhì)積累的多少,影響傳遞能力。各要素的權(quán)重,也在不斷的調(diào)整?梢,遞質(zhì)的實時變更,可以讓大腦始終保持著對變化著的事物,有最新的認識。量變到一定程度,導致質(zhì)變。
3,串并轉(zhuǎn)換:遞質(zhì)的暫留,可以延續(xù)沖動的狀態(tài),讓串行沖動的興奮相互重疊,變?yōu)椴⑿写嬖诘男畔觥?/p>
4,塑造神經(jīng)元:神經(jīng)干細胞變?yōu)樯窠?jīng)元時,遞質(zhì)是誘餌,吸引偽足的接駁。
5,誘發(fā)意識:遞質(zhì)從突觸間隙泄露,刺激血管,間接造成血管伺服神經(jīng)系統(tǒng)的形成,所以說,它也是意識產(chǎn)生的原因之一。
6,制造譯碼器:通過訓練形成的習慣性思維,相當于把通用譯碼器,塑造為專用譯碼器,把軟件變成硬件。此后,無意識的習慣動作,就能實現(xiàn)。反而果斷、準確。
其實,遞質(zhì)的作用幾乎存在于思維的方方面面,不管是直接的,還是間接的,或許還有不少,那就有待人們進一步發(fā)掘了。
4.3神經(jīng)膠質(zhì)細胞的由來,
神經(jīng)膠質(zhì)細胞的形狀與神經(jīng)元類似,特點是不能產(chǎn)生沖動。試想,退化的突觸具有什么特點?那就是傳遞能力衰減。長期不用的神經(jīng)元,所有的突觸都失去傳遞能力,神經(jīng)元怎么能產(chǎn)生沖動吶?那不就是膠質(zhì)細胞嗎。
從另一方面看,人的一生中,記憶的概念有多少?能回憶起來的概念有多少?那些神經(jīng)元細胞,都到哪去了?大腦切片發(fā)現(xiàn),神經(jīng)膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元細胞的比例,大約在8:2左右,這與忘記的概念和記住的概念之比相當。
那么,反過來說,神經(jīng)元的比例越高,說明神經(jīng)干細胞的利用率越高。頻繁改行,且再不回憶的神經(jīng)元,存活率就低。經(jīng);貞洠翘岣叽竽X效率的最好方法。
5遞質(zhì)與激素
5.1遞質(zhì)與激素的互動關(guān)系
1,此長彼消的關(guān)系:神經(jīng)元的沖動,是激素和遞質(zhì)的能量疊加造成的。當細胞膜離子泵能力一定時,兩者間的影響力就此消彼長。記憶之初,接口遞質(zhì)積累少,就需要激素多出力。比如跳舞,初學時不熟悉,就需要意識系統(tǒng)幫助。具體表現(xiàn)為:能量消耗大,易出汗。隨著遞質(zhì)的積累,動作越來越熟練,激素的作用就會越來越小。
2,有意轉(zhuǎn)變?yōu)闊o意:再從一個角度看,激素是意識系統(tǒng)控制的載體,當激素減少到0時,思維就無意識了。比如我們走路,完全可以在無意識的情況下進行,叫不在意,沒感覺。
3,做夢:睡眠時,血液中的激素含量降低,大腦處于無意識狀態(tài)。但是,睡眠讓離子泵的功率得到提高,它能將神經(jīng)元的“內(nèi)緣性”膜電壓抬高。微弱的刺激,興奮就會像多米諾骨牌一樣傳遞,產(chǎn)生一系列離奇的想象,這就是做夢。
4,靈感與頓悟:凌晨時分,經(jīng)過一夜的營養(yǎng)的補足,膜電壓最高,細胞敏感性最強。微弱的刺激,就能讓人從睡眠中蘇醒。此時的思維,遞質(zhì)起主導作用。所產(chǎn)生的思維,偏向理性,常出現(xiàn)靈感和頓悟。這時的創(chuàng)造力,是最強的時候。與做夢不同的地方是,有意識參與的思維,能夠記住。
5,一心不能二用:在大腦中,意識系統(tǒng)只能處理一件事,俗話叫“一心不能二用”。但是,習慣性思維,卻可以多路并行。比如,刷牙時哼小曲,同時“思考問題”。無須激素扶持的思維,必須在養(yǎng)成習慣之后,才能在特定的思路上獨行。
6,兩種系統(tǒng)的序度:信息神經(jīng)網(wǎng)絡的“有序”程度叫“智商”, 意識系統(tǒng)的“有序”程度叫“情商”。當遞質(zhì)起主導作用時,思維偏理性。當激素起主導作用時,思維偏感性。所以,大腦既會產(chǎn)生理性思維,也會產(chǎn)生感性思維。
7,兩種思維的博弈:比如一個胖人,看見美食,理性思維想:不能吃,吃了會長胖。感性思維想:吃了多舒服啊,今朝有酒今朝醉。再比如,激情犯罪,就是因為情緒戰(zhàn)勝理智所致。
8,與生理系統(tǒng)的相關(guān):信息神經(jīng)與生理系統(tǒng)間接相關(guān),所以不會感覺疼痛。而意識神經(jīng)與生理系統(tǒng)直接相關(guān),能感覺疼痛。假如,血液中激素含量很低,痛感也弱。注意力轉(zhuǎn)移,也能忽視疼痛。比如,針刺麻醉。
5.2短期記憶
所謂短期記憶,就是大腦新建的概念,在短期內(nèi)再次沖動。前面已經(jīng)介紹過,大腦建立新概念,要經(jīng)過兩個環(huán)節(jié),一是神經(jīng)干細胞的塑造,二是遞質(zhì)的再次積累。顯然,新近建立的概念,遞質(zhì)積累是很少的,印象不會深刻。這時,如果沒有意識幫助,要在短期內(nèi)回憶新記概念,肯定困難。
好在,大腦有意識神經(jīng)系統(tǒng),它可把沖動神經(jīng)元的位置信息,進行記憶。比如,分泌激素的毛細血管位置,就在沖動神經(jīng)元的附近,將它們聯(lián)系起來,就可為新概念貼上位置坐標。另外,沖動神經(jīng)元與生物鐘進行聯(lián)系,也能為新概念貼上時間標簽;貞洉r,通過位置和時間的索引,先將激素投放到“當?shù)亍钡奈恢。其實,就是還原當時的定義域。然后,再利用一息尚存的遞質(zhì),讓新近使用的神經(jīng)元再次沖動,這就是短期記憶的機制。
顯然,在意識記憶消失殆盡之前,頻繁進行短期回憶,就容易轉(zhuǎn)化為長期記憶。這與我們學跳舞的機制類似,起初以激素起主導作用。隨著遞質(zhì)的積累,記憶就變得越來越牢固。
6.其它基本功能
6.1記和憶也是博弈
其實,興奮的細胞群,可以看成是一個信息場,它們既可以激發(fā)已存在的神經(jīng)元,也可以激發(fā)神經(jīng)干細胞。同樣是激發(fā),前者就是回憶,后者卻是記住。
只不過,神經(jīng)干細胞是一個特殊的“神經(jīng)元”,它和興奮細胞之間的“突觸間隙”特別大而已。為了縮小這個“間隙”, 神經(jīng)干細胞使出了渾身解數(shù),不惜讓自己的身體急劇變形,生出很多偽足,去接近那些短暫興奮的信息源。從這個角度看,記和憶的興奮機制具有異曲同工之妙。
但是,從記和憶的角度看,神經(jīng)元和神經(jīng)干細胞之間的博弈,是兩種完全對立的行為。沖動被神經(jīng)干細胞搶先,就是“記”,被神經(jīng)元搶先,就是“憶”。可見,記和憶的選擇開關(guān),是由量變到質(zhì)變來決定。意識的調(diào)節(jié),起關(guān)鍵作用。電腦要具有智能,須解決這個問題。
試想,如果大腦一定要認為眼前的事物是以往見過的。它的意識就會控制血管,快速分泌激素,迅速找出一個最相似的概念,加以確認。以免被神經(jīng)干細胞搶先,把它當做新概念記住。比如,老同學聚會,你會有意識的,在當年同學的概念圈中,極力回憶起其中一位。
相反,參加一個陌生人的派對,就會有意識克制激素分泌,讓神經(jīng)干細胞在博弈中取勝,達到記住概念的目的。
6.2交集搜索
什么是交集搜索?查字典就是。比如,單詞are,可以看成是以下三集合的交集:1,首位字母是a的三字母單詞集合;2,次位字母是r的三字母單詞集合;3,末位字母是e的三字母單詞集合。串行閱讀時,每增加一個字母,就壓縮一次交集,剔除大部分不符合條件的單詞,直至交集剩下一個元素。
按照慣例,字典搜索路徑的編排,通常是從單詞的第一位字母開始,而字母模版的順序,是按A……Z的排列。實際上,無論從哪位開始,或由哪個字母率先。都可以不重復的,遍歷所有的單詞。不過,不同的排序,路徑的長短不同。比如,有經(jīng)驗的人帶路,會少走彎路。
搜索大腦里的大部分概念,通常不會有現(xiàn)成的路徑安排,這就給意識留下了思考的余地。影響路徑選擇的因素很多,合理的路徑選擇,會縮短搜索的時間。
交集搜索的生理機制:一旦字母神經(jīng)元a興奮,則與a關(guān)聯(lián)的所有單詞神經(jīng)元,都會有一樹突受刺激。同理,字母神經(jīng)元r興奮,則與r關(guān)聯(lián)的所有單詞神經(jīng)元,也都會有一樹突受刺激。e字母也不例外。于是,在所有受刺激的單詞神經(jīng)元中,只有are神經(jīng)元的樹突受到的刺激最多,加權(quán)飽和度最大,所以,are神經(jīng)元最易興奮。
對并行搜索而言,不存在路徑選擇的問題。就像把are當做一幅畫來看,就不存在誰先誰后的問題,并行博弈,直擊目標。如果在意識指揮下,視線輪流看字母,大腦也會通過遞質(zhì)暫留現(xiàn)象,把串行搜索變?yōu)椴⑿凶R別。
真實景象的識別,往往由意識控制的視線,從低分辨率到高分辨率的逐級觀察,思路就會從大類向小類目標逼近。
可見,神經(jīng)網(wǎng)絡既可以并行博弈,又可以串行搜索。采用哪種方法,往往取決于意識。比如下圍棋,在時間緊迫,選擇路徑太多的情況下,只能選擇并行博弈,就是直覺。反之,當時間充裕,而路徑有限時,串行搜索,就是推理。
6.3單個神經(jīng)元的計算功能
神經(jīng)元有計算功能嗎?請看下面的例子:在老師告訴我們1+2=3時,我們的腦中就會塑造出一個神經(jīng)元,如圖10所示,其5個觸角分別連接一個字符。多次練習后,老師會若反問1+2=?,樹突1、+、2、=的入口處就會有遞質(zhì)。略有遲疑,遞質(zhì)就會泄漏,并刺激血管分泌激素。經(jīng)過博弈,受激觸角最多的1+2=3神經(jīng)元,必然率先沖動。由于樹突3沒有輸入信號,沖動就會反向傳遞到與3連接的接口,其分泌的遞質(zhì)就會對神經(jīng)元3進行刺激。只要神經(jīng)元3不沖動,遞質(zhì)就會在此泄漏,刺激血管分泌激素。繼而將神經(jīng)元3激發(fā)沖動,大腦便獲得了答案。這就是神經(jīng)元的計算功能。
圖10
此時,樹突3是被當做輸出端使用的。若輸出的次數(shù)大于輸入的次數(shù),其突觸傳遞的能力,就會發(fā)生逆轉(zhuǎn),輸出能力比輸入強,樹突就會轉(zhuǎn)變成輸出端(軸突)。所以,大腦中也會有觸角很長的軸突。
個位數(shù)的算術(shù),是復雜運算的基本算子,需要死記硬背。而復雜的運算,可以通過意識反復調(diào)用,來實現(xiàn)迭代運算。
或許有人會說,觸角3為什么不能在形成時,就連接到輸出端“軸突”上吶?試想,初次記憶,神經(jīng)元怎么能知道樹突3會是輸出端?說不定將來經(jīng)常遇到的問題是1+?=3,或者是?+2=3。所以,神經(jīng)干細胞的初次記憶,并不能斷定哪個接口將來會經(jīng)常輸出信號。只有經(jīng)過興奮的反復傳遞,才能確定其輸入輸出能力。
即便習慣已經(jīng)形成,也不能說哪個觸角就得是輸入端,哪個觸角就得是輸出端。只有這樣,一個神經(jīng)元才能處理各種輸入輸出的狀態(tài),舉一反三。比如,1+?=3,或者是?+2=3,都是用同一個神經(jīng)元來計算的。或許,這兩種計算不能像1+2=?那樣快速運算。這種現(xiàn)象,想必讀者都有體會。如果沒有,就做個實驗:不同的順序,不同的概率。熟悉的程度,與概率成正比。
從計算功能的描述中,我們看到了,反向傳遞的實現(xiàn)機制。其合理性是顯而易見的。而且,不同的問法,反應的速度有差別,恰恰說明了遞質(zhì)的積累,具有用進廢退的功能。
在此,我們看到了另一種軸突的形成過程,那就是由樹突轉(zhuǎn)化為軸突。特別是外周神經(jīng)元,興奮多數(shù)是發(fā)散方式的,反向傳遞的次數(shù)遠大于正向傳遞。而且是要靠反復練習,積累大量遞質(zhì)才能實現(xiàn)。
當傳遞的距離長,為防止被干擾,就會發(fā)育出隨殼。
6.4條件反射的機制
圖9
如上述設想成立,那么,巴甫洛夫的條件反射試驗,就能獲得合理的解釋:食物和鈴聲原本是兩個無關(guān)的概念,當它們同時出現(xiàn)后,狗腦中就會有神經(jīng)干細胞將它們連系起來,形成一個“連系”神經(jīng)元。起初,它的兩個觸角都是樹突,用來輸入信號。隨著傳遞的次數(shù)增加,遞質(zhì)的積累,突觸會逐漸發(fā)達。偶爾,鈴聲單獨響起,興奮便會單獨將“連系”神經(jīng)元激發(fā),興奮只能從另一樹突傳出,到達“食物”神經(jīng)元的接口(突觸)。若“食物”神經(jīng)元不接茬,泄露的遞質(zhì)就會刺激血管,釋放出激素。取得激素的幫助后,“食物”神經(jīng)元的敏感性就會提高,繼而產(chǎn)生沖動。這就實現(xiàn)了反向傳遞,使狗想起了食物。如圖9所示。一旦有過反向傳遞的經(jīng)歷,就會積累反向遞質(zhì),再次反向傳遞的能力就會加強。結(jié)果是:狗聽到熟悉的鈴聲,就想起食物。那么我們是不是可以認為“鈴聲”就是食物的代名詞?
其實,媽媽教孩子看圖識字,在大腦里,就是將兩個概念進行聯(lián)系。把圖像概念和語言概念結(jié)合起來,以便我們交流時,通過一句話,將大腦里的圖像顯現(xiàn)出來。聽故事,或看書,就是將一連串的圖像顯現(xiàn)出來。所以說,學習的本質(zhì)就是聯(lián)系,就是將概念聯(lián)系起來,其實,也是為概念命名(標注)。
6.5大腦的弱點
有利就有弊,興奮的細胞,不能大量并存。使得大腦的心算能力,變得很差。為了彌補這個缺陷,人們不得不借助書寫,通過視覺,獲得信息的并行輸入。
在這方面,計算機就勝人一籌。比如,用漢字輸入法搜索成語時,只要輸入每個字的首個拼音字母,就能迅速找到成語,而大腦卻不擅長。比如:q、p、y、l,猜猜是什么成語。如果猜不出,就用電腦搜索一下。為什么電腦能行,大腦卻很困難,就是強大的算力。
因為,在 4個首位拼音字母和成語之間,隔著一層漢字神經(jīng)元,假如能將q、p、y、l連接的所有漢字激發(fā)。那么,它們的交集,就是能搜索到成語神經(jīng)元。
6.6維度與交集的關(guān)系
任何一個要素,都可以將具備此要素的相關(guān)事物,劃分為一個集合。或者說,用這個要素作為一個維度,來涵蓋一個范疇(定義域)。
表面看,維度越多,涵蓋的元素越多,搜索的范圍越大。其實,在形成關(guān)系網(wǎng)后,情況卻恰恰相反。前面的交集搜索,就是最好的例證。既,維度越大,交集越小。層級越多,交集越小。單從這點看,神經(jīng)網(wǎng)絡的概念越多,交集的元素越少。
搜索引擎,也應如此。按照交集的邏輯設計,輸入的關(guān)鍵詞越多,目標的命中率越高。其實,任何軟件都是在搜索。不管其功能有多復雜,最終都符合交集搜索的原理。
6.7想象與求證
大腦在搜索時,會存在兩種信息,一種是顯性信息,一種是隱形信息;蛘哒f,一種是直接信息,一種是間接信息。比如,回答一個問題,問題本身含是直接信息。但你可以根據(jù)這些直接信息,去索取其涉及的間接信息。
這時,就會產(chǎn)生聯(lián)想,而不是推理。意識就要起主要作用,但不是漫無邊際!按竽懴胂,小心求證”,就是聯(lián)想加推理的思考機制。大膽想象,就是發(fā)掘潛在的信息。小心求證,就是將這些信息串連起來,形成合理的邏輯鏈。
6.8輸入信息的省略現(xiàn)象
比如,遇到有人問:吃過飯嗎?問話人省略了時間信息。這時,被問者,就會把時間信息納入交集搜索。假如在11點之后,就可以判斷,人家問的是中午飯,而不是早飯?梢,人們在交流時,常常會根據(jù)交流的對象、場景、身份等情況,省略很多信息。而聽話的人,往往能意會到對方省略的是哪些信息。當然,誤會也不可避免。但這是大腦的功能,也是一種智能,必須通過聯(lián)想來實現(xiàn)。
不論是搜索引擎,還是機器人的大腦,要想趕上人腦,必須解決這個問題。有些功能并不復雜,比如,用語音撥電話,找“王強”。全國叫這個名字的人雖然很多,但是,這個電話號碼要找的王強,可能只有一個。因此,號碼本身就是間接信息。為什么不能用這個原理,實現(xiàn)智能撥號,讓老年人不再記號碼。
6.9推理的機制
如果要素缺失,搜索將如何進行?比方ho*se,中間的字母看不清,只有四個字母作為線索。搜索到最后,交集只剩horse和house倆單詞。就像現(xiàn)在的搜索軟件,會將其同時羅列出來。再也無法把范圍縮小到一個元素。
大腦中的機制是:在這兩個神經(jīng)元飽和度勢均力敵的情況下,如果閾限不降低,就不再進行博弈。沖動便停在兩個神經(jīng)元上,相當于羅列兩個概念在腦海里。
圖8
那么,有沒有其他的渠道,能將交集進一步縮小吶?讓我們看看它們塑造的下層短語。假如是He bestrode(騎) his ho*se,興奮就能傳遞到horse神經(jīng)元。假如是in the ho*se,興奮就能傳遞到house神經(jīng)元。
由此可見,只要我們把視野擴大,攝入的信息越多,興奮的深度就會越深,交集所含的概念就會減少。當興奮匯集到唯一神經(jīng)元時,答案就找到了。
那么,誰能幫助大腦把視野擴大吶?那就是意識神經(jīng)系統(tǒng)。試想,興奮在信息神經(jīng)網(wǎng)絡中停滯時,遞質(zhì)就泄露到細胞外液,去刺激意識神經(jīng)系統(tǒng)。這時,注意力就有可能將搜索范圍擴大,使興奮的滲透深度,達到短語的層次。然后,再由深到淺回溯到有缺陷的單詞神經(jīng)元身上。意識在此例的具體表現(xiàn)就是,將視線前移,將He bestrode(騎) his ho*se同時整體考慮,興奮的輸出角,必然涉及r字母。
由此可見,思維的過程,無非是興奮的多環(huán)節(jié)傳遞,而且是信息傳遞與意識“測控”交替運行的結(jié)果。比如解方程,意識要決定先“移項”,還是先“約分”……,解不同的題目,有不同的排序規(guī)律。當現(xiàn)有的信息不足以解決問題時,意識系統(tǒng)就開始工作。通過注意力轉(zhuǎn)移,來尋找潛在的要素或特征,幫助解決問題。在沒有規(guī)律可循的情況下,只能靠經(jīng)驗和運氣,通過試錯,來解決問題?梢,即使是嚴謹?shù)耐评,也離不開非理性意識的幫助。但這并不影響最終的推理過程,是嚴謹且合理的。
6.11地址與數(shù)據(jù)的角色轉(zhuǎn)換
電腦的計算功能和記憶功能是分開的,數(shù)據(jù)集中儲存。使用時,通過地址搜索,搬運到CPU加工。
而大腦卻沒那么復雜,只用神經(jīng)元及其觸角,就能實現(xiàn)類似的功能。對神經(jīng)元而言,觸角聯(lián)系的要素,既可作為數(shù)據(jù),也可作為地址。對部分“要素”接口,輸入刺激信號,就起到了地址的作用。只要這個連接眾要素的“樞紐”神經(jīng)元能沖動,興奮就會向其它要素接口輸出刺激信號,等同于數(shù)據(jù)的提取。這說明,神經(jīng)網(wǎng)絡不需要儲存單元,也能進行記憶。其次,沒有儲存單元的網(wǎng)絡,通過其結(jié)構(gòu)形式來含有信息。
那么,詞典采用的搜索方式,是人為規(guī)定地址嗎?不是。它就是利用自身的要素進行搜索。而且,依據(jù)的規(guī)律,是“組合邏輯”。從詞匯到語句,從語句到段落,從段落到文章……,可以無限的組合,實現(xiàn)多層次運算。任何事物,都可以用這種方式進行描述。
矢量圖的分辨率可大可小,而且萬變不離其宗。既滿足了自組織原則,也不會浪費地址空間。更重要的是,地址本身就是內(nèi)容的一部分,同樣可以用少量信息,搜索出大量且詳細的相關(guān)信息。這就把圖像識別,和網(wǎng)頁(關(guān)鍵字)搜索,統(tǒng)一在相同的邏輯原理之上。
盡管,刺激神經(jīng)元的信號往往不齊全,但只要通過閾限的下降,神經(jīng)元總能沖動。在神經(jīng)元未沖動時,觸角既不輸入也不輸出。一旦沖動發(fā)生,有信號的觸角就會作為地址,輸入信號。沒有信號的觸角就會作為數(shù)據(jù),輸出信號,沒有哪個觸角會無動于衷。所以說,輸入口和輸出口的分工是隨機應變的。若從前因后果的角度看,先興奮神經(jīng)元輸出的數(shù)據(jù),就是后興奮神經(jīng)元輸入的地址。
7結(jié)束語
以上論述,都是基于神經(jīng)元的基本原理,推理出的基本記憶、計算、意識等功能,都能用計算機模擬。用于圖像識別,比卷積網(wǎng)絡省事,其每一層運算邏輯,都清晰明了,有章可循。
人工智能就是制造智能的機器,更特指制作人工智能的程序。人工智能模仿人類的思考方式使計算機能智能的思考問題,人工智能通過研究人類大腦的思考、學習和工作方式,然后將研究結(jié)果作為開發(fā)智能軟件和系統(tǒng)的基礎。
人工智能的開發(fā)最主要的目的就是為了替人類做復雜、有危險難度、重復枯燥等的工作,所以人工智能是以人類的結(jié)構(gòu)來設計開發(fā)的,人工智能在得到較好的開發(fā)后國家也是全力給予支持。人工智能的開發(fā)主要也是為了幫助和便利人類的生活。所以人工智能的定義一直以來都是以“協(xié)助人類”而存在的。人工智能概念的火熱促進了不少行業(yè)的興起,比如域名,許多相關(guān)的.top域名已經(jīng)被注冊。
以后可能在很多傳統(tǒng)行業(yè),比如銀行,會有人工智能幫你得到更好的收益。信用卡或其他的貸款會由人工智能來決定哪些人士可以安全地放貸,而且會還錢。然后再往下人工智能可以開始動了,就可以進入工業(yè)機器人、商業(yè)機器人,終進入家庭機器人。
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