人工智能芯中缺心（7）

　　许多科研机构都在研究神经系统的算法，可谓步履艰难。原因是要在活体的基础上搞科研，受到极大的约束。清华大学开发出全球首款异构融合类脑计算芯片——＂天机芯＂。
　　左图为单片＂天机芯＂右图为组合
　　＂天机芯＂，在无人驾驶自行车上进行了实验，引起美国科技界高度关注。2019年8月1日，国际权威期刊《自然》杂志以封面文章形式发表了清华大学类脑计算研究中心施路平教授的这一创举。
　　现阶段，发展人工通用智能的方法主要有两种：分别为计算机科学导向和神经科学导向。由于这两条路的思路、理念和实现方案存在根本差异，分别依赖于不同开发平台，彼此互不兼容，这给AGI技术的开发造成很大阻碍。他们迫切需要一个同时支持两种方法的通用平台。
　　然而，人工智能如果能破解大脑认知模型，就没有必要让计算机完全模仿神经导向的工作方式。就像有机人体的双脚，再怎么进化，也不可能长出风火轮来。
　　怎样让计算机产生＂心＂。这需要计算机产生感觉系统、和＂自我＂功能。这样，就能形成一个完整的自我认知。
　　感觉系统是通过进化生成的一个器官，承载正面和负面的平衡。我们所直接感觉的不是外物，而是我们自己的神经，神经赋予心灵以自己的特质，形成感觉。糖和糖精并不是同一类物质，但同样能与甜度神经起作用。在市场经济的推动下，各类香精应运而生。一些不法商贩使用低价的食用油加入香精、色素勾兑出假麻油进行销售。
　　人的感觉有几十种之多，两种以上的不同类型感觉配伍，会有叠加效应。例如：体觉的＂痒＂，本来是一种不适的感觉，如果叠加恐惧就变得难以忍受；如果有意去找痒，就变成一种可控的快感，会感到愉悦。这种例子，有脚气的人都能心领神会。要让痛觉产生愉悦，只能发生在受孽狂身上，一般人很难体会到。
　　人的感觉品种尽量简洁，够用就行。它们根据不同的来源有一定的分类。包括嗅觉、味觉、体感、情感等4种类型。由同一个靶器接受，分正负区域。
　　而触发靶器不同感受的是大脑皮层的兴奋兆阵列。这些兴奋兆由对外的人体传感器收集，产生不同的自激振荡，根据不同的波形和波长，通过＂协议＂，被靶器感知。
　　嗅觉和味觉比较普通，它们通过传感器神经链接到鼻子和口腔。不同的气体与食物引起相应的兴奋兆兴奋，通过＂协议＂被靶器接收，转换成不同的感受。
　　体觉有些特别。兴奋兆是一个完整的自激振荡器，它不可能遍布全身，只能是一个，安置在大脑某个部位。以痛觉为例，疼痛(SAM分析)，使用正中神经刺激得到４组数据。其中两组为右手正中神经刺激，另外两组为左手正中神经刺激。无论哪一侧刺激，一组数据是在感到疼痛的情况下采集的，而另一组数据是在无疼痛的情况下采集的。SAM被用来比较左右手正中神经刺激的响应数据。SAM影像显示了活动状态（具有疼痛感的刺激）结果，即无论刺激右手还是左手，疼痛感的区域都位于左半球的皮质区，q波（4-8Hz）。
　　疼痛感的区域都位于左半球的皮质区
　　这就说明满身的疼痛感只是疼痛报告神经遍布全身，而不是疼痛发生器遍布全身。身体根据需要，疼痛报告神经分布有疏有密，也有不具备疼痛感的一些部位，如肺部、肝部。当报告神经半路受到挤压时，疼痛报告就会误判。例如：当腰间盘突出挤压到脚趾的痛觉报告神经时，就会误判是来自脚趾的病变。
　　其实，所有痛觉只来自同一个兴奋兆发生器，遍布全身的只是简单的报告神经。上面大脑的2组SAM影像，以不同切面指出了兴奋兆亮点是在同一个部位，不管是刺激左手或者是右手的痛觉。
　　相比前3类感觉，第4类情感是最具蹊跷的类别。它们可不是用来闹着玩的，而是用来造事用的。前3类都有神经指向，而第4类没有，因为它是对外界交互的类别。通过它们可以让原本没有感觉的外部物理事件，带上感觉，产生心理世界。例如：针对人的＂生、老、病、死＂的4种状态，分别捆绑上：＂喜、怒、愁、哀＂的感受。那么人是怎么区分这4种状态的呢，是文化。
　　文化属性，就是指一个人、一个社会团体、一个民族、一个国家的生产生活的习惯的定性。这是一种思想程序，不以意志为转移。不同的群体，不同的宗教，可以学习到不同的文化，对生、老、病、死就会有不一样的感受。例如，藏族是一个对宗教非常虔诚的民族。＂死亡＂即＂新生＂的理解，使人们能坦然面对死亡，全无恐惧和悲痛。不但临终者能安然接受命运的安排，不受任何精神折磨，而且逝者的亲朋好友也不像其他地区在各种表现中显得那么悲戚、沉痛。
　　大脑的简单分区
　　文化为什么能让物理事件绑定情感，是因为大脑记忆体，除了记忆物理事件之外，还记忆了与此物理事件相关联的情感品种。输入人脑的感觉刺激是非常灵敏的，人脑在意识水平上不可能对此都做出反应。而感觉统合把各种信息中最有用、最重要的那部分从中检索出来，以供认知使用。脑对统合过的主息进行反应，就更为准确、及时。
　　花开花落，春华秋实，本来是一个最普通的自然现象，但多愁善感的林黛玉葬花却充满了悲伤。
　　黛玉葬花
　　在认识问题上大脑根据物理事件的关联情绪记忆，来判断新问题的性质。这样的判断不需要通过意识分析，却能自然形成。 2014年8月28日12点，八达岭野生动物园，1名巡逻员被老虎咬脖身亡。其原因就是6年的工作经历，老虎在巡逻员眼里已经不再凶猛，因此放松了警惕，违规下了巡逻车导致。
　　初生牛犊不怕虎，也应该是这个原理。刚生下的小牛还没来得及上过老虎是百兽之王的这一课，就因为不知道老虎的厉害一命呜呼。
　　八达岭野生动物园
　　我国古代的《周易》中的太极图是用感悟揭示了《道生一，一生二，二生三，三生万物》。出自老子的《道德经》第四十二章。
　　主要讲述了一、二、三这几个数字，并不把一、二、三看作具体的事物和具体数量。它们只是表示＂道＂生万物从少到多，从简单到复杂的一个过程。
　　道生一，一是太极；一生二，二是阴阳；二生三，三是阴阳配合；三生万物，万物是万事万物。
　　太极图
　　今天我们可以这么理解：心生一，是靶器；一生二，是靶器中正负两个区域；二生三，三是兴奋兆阵列；三生万物，就是靶器中的正负感受，经兴奋兆的调制，使人感知到世界上的万事万物。
　　中国古人充满智慧，只是受当时仪器的制约，只能用感悟去揭秘人与自然的规律，去总结和预测事物的性质与发展。这看上去不符合科学精神。其实，人的认知是有局限的，即便当今的元素周期表指引了物质世界的组成与关系，被认为进入了物质世界的自由王国。但从原子的层面上讲，电子排列的规律虽然符合所有的证实，并能够通过严格的证伪。我们至今还是没有仪器去观察原子核和电子的实际运行状态。就此，不能说元素周期表的规律不科学。所以，科学只是在一定范围内保持绝对的真理，而不能保证每个层面的准确性。
　　今天，随着技术的发展，完全有条件观察到大脑兴奋兆的品种，波形与波长。这种仪器就是价格不菲的脑磁图。脑磁技术（MEG）因其在时间和空间上的高分辨率，同时还具有噪音小、完全无创、被试友好度高、刺激传输易实现等特点，在临床、科研领域拥有其它神经影像技术不可替代的优势。它采用低温超导技术(SQUID)实时地测量大脑磁场信号的变化，将获得的电磁信号转换成等磁线图，并与MRI解剖影像信息叠加整合，形成具有功能信息的解剖学定位图像，反映神经细胞在不同功能状态下所产生磁场的变化，因此能相对直接反映神经元的活动状态，为了解脑功能瞬时情况提供信息；并且MEG还可将采集到的脑磁信号分析结果重叠到MRI图像上，从而将生理功能和解剖结构融合在一起，这一技术又称为磁源成像。
　　脑磁技术（MEG）
　　脑磁图的核心是超灵敏的磁探测器，由于脑内神经电活动产生的颅外磁场非常微弱，只有50-500fT（非特斯拉，10的负15次方），只有地球磁场的一亿分之一以下，所以需要一种极其灵敏的磁探测器和地磁屏蔽空间。 具有极高的时间和空间分辨率，MSI不但给出了脑功能的即时信息，而且能够进行功能区的定位。
　　MEG检测过程中测量系统不会发出任何射线、能量或机器噪声，而只是对脑内产生的极其微弱的生物磁场信号进行探测，是一种对人体完全无创性、无放射性的脑功能图像探测技术。非常适合分辨心理＂元素周期表＂（心理元素表征），破解对外纷繁认知的简洁要素。
　　（未完待续）
　　华红平
　　2021.6.9