技術上來講人類的記憶可以移植到電腦裡繼續思考嗎? | 知乎問答精選

 

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技術上來講人類的記憶可以移植到電腦裡繼續思考嗎?

2018年01月25日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 11 ℃ 次

【米糯牛的回答(68票)】:

有意思的問題,讓我想到某年全國高考作文題「假如記憶可以移植」。如果能實現確實就和《黑客帝國》差不太多了。正好人腦的運算和控制功能是我的研究方向,我來展開說一下。

你的問題有兩部分,首先是能不能把記憶保存下來,然後是能不能繼續思考。技術上講前者雖然昂貴但確實有可能,後者則極為困難。

首先記憶能不能保存?換句話說,能不能把某一時刻人腦中所有的信息保存下來,留待後用?技術上講是可以的。舉個極端的例子,如果把一個人腦急凍,然後在細胞死亡之前全部切片、化驗、掃瞄……運用現有的技術走完這樣一個流程,已經可以得到相當精確的神經元分佈、神經元形態、甚至比細胞小得多的分子狀態信息。注意這些信息是海量的,人腦中的神經元數目差不多是一百億這個量級,如果再考慮到分子信息那就把一百億再添幾個零。不過數據雖然海量,但理論上講只要存儲空間足夠大,負責重建模型的人員足夠多,那麼就用現在的電腦是可以把某一個人腦的瞬時神經狀態都存儲下來的(不過這個捐贈者就得壯烈了)。英國的 SpiNNaker 項目和 IBM 藍腦項目都在往海量信息這個方向上努力。

你問的第二個問題是能不能「繼續思考」,這個就難了。挑戰主要源自兩個方面,一是神經元之間的互聯(學名叫突觸)太過複雜,現有的電腦軟硬件都難以重建如此複雜的突觸互聯;二是人腦的信息處理機制和我們所熟悉的「馮·諾依曼」結構的電腦完全不同,人腦的信息處理功能要想移植到電腦上,恐怕需要重新設計它的計算體系。

互聯上的困難應該不難理解,如果一百億的神經元兩兩互聯,理論上講就有一百億的平方(10^20次方)種可能性,更不巧的是在神經系統中一對多、多對多的突觸互聯比比皆是,於是要處理的信息量需要再翻很多倍。若想模擬人腦處理信息的功能,一般認為必須把這些互聯關係都編程仿真到電腦上,然而這個要求基本上超出了現有計算機軟硬件的處理能力——要麼存儲空間不夠,要麼處理起來太慢。也就是說呢,就算上面講的急凍切片掃瞄出的人腦信息被成功存儲到了電腦上,我們人類用現在的電腦也沒有能力仿照自己的大腦繼續利用這些信息。

但其實第二條難點更難逾越,現代電腦和人腦本質上的不同使得互相模擬起來非常困難。我們能見到的電腦幾乎都是在實現「圖靈機」這種理論模型,它模擬了人類在推理演繹時的信息處理方式,每一步演算完成後把結果抄在紙上,然後根據結果再拿另一張紙繼續運算。這類機器做信息處理的時候說白了都是在一格一格的查字典,由此產生的特點是信息的處理環環相扣,有跡可循。但每個人如果回顧一下自己思維的過程,很多情況下(甚至絕大多數人在絕大多數時候)思維是跳躍發散,靈光乍現的。這種思維模式就不適合用推理演繹來描述了,它更符合數學上「映射」的概念——如果看到一張人臉,你我不需要運行任何條件循環,不需要查找數據庫,不需要特徵值提取或者矩陣運算,迅速就能映射出一個結論:這個人是不是我媽。

這種區別並不說明人腦有多神奇,主要還是因為電腦和人腦的硬件構成有很大差異。簡單的說,電腦硬件的目的是依序完成簡單的單步運算從而得出複雜的結果,所以晶體管芯片完成單步運算的速度極快。譬如在 GHz 主頻的電腦上,一個最簡單運算花掉的時間只夠光傳播一根筷子的距離,因而用這種硬件來實現循環、迭代、查找等功能非常高效。但晶體管比起細胞來畢竟價格昂貴,所以獨立的信息處理單元數量不大,並發能力弱,實現起複雜映射來也不是強項。人腦恰好反過來,單步信息處理速度並不快,也沒有中央時鐘可以調度任務,但它擁有數量驚人的神經元和可以動態調整的互聯結構,這種硬件則極適合完成複雜映射,也先天具有大規模並發的能力。

那現在這方面的研究進展到什麼程度了呢?有興趣的朋友可以關注 Neuromorphic Computing 這個領域的動態。需要注意的是這個領域主要研究能否借用神經計算的原理來開發新體制的計算設備,但仍有不少研究組在關注能不能用類似的設備拓展人腦的信息處理能力。南加大的 Berger 教授組在設計可植入小腦和海馬體的芯片,從而修復受損的運動協調和記憶能力。約翰霍普金斯的 Etienne-Cummings 組搞出了植入脊髓的芯片,讓癱瘓的貓重新走路。斯坦福的 Boahen 組在自製芯片上跑了一百萬個高度仿真的神經元,而且是實時運行,互聯可調。我所在的南加大 Sanger 組正在用 FPGA 陣列實時模擬人腦的運動控制功能,並在機器人和人體標本上重建出腦癱等運動疾病。

【王何在的回答(0票)】:

可以啊,美國隊長2里面用磁帶機就實現了啊

【ZorrotUI的回答(0票)】:

個人理解,磚家見解。

一:到底應該做到什麼程度才能算思考?

請問你覺得機器人大擂台中的機器騎士會用長矛挑砍劈刺,你認為可以被稱為思考嗎?或者說,思考的界定方法,是否一定要加入神秘主義色彩,糅合進某些肉身和大腦我們還未知道的部分,並將其理解為關鍵?我認為完全不需要。

思考完全可以理解為:對於輸入的信號有進行處理的能力,並最後用某種方式將結果輸出。就像darksider是程序,「hello world」也是程序,不應該因為它簡單,就否定它的屬性。

結論:顯然,電腦可以思考,那麼人類的記憶真的可以移植到電腦裡,可以繼續思考。

但是好像大家覺得沒有回答問題的關鍵是嗎?我們看來要把問題轉化一下。下面問題變成了:

人類的記憶是否可以通過某種方法轉換成電腦的數據(兩者能夠互換)?如果可以,電腦對於信息的處理能力是否有望達到人類的水平?(怎麼看上去有點黑鏡第二季的感覺了?)而我們也發現關鍵性的問題應該是第一個而不是第二個,因為我認為即使計算機處理問題的方式和人類不同,肯定也是能夠營造出思考的邏輯能力的。

二:計算機信號和人體信號互通有沒有什麼理論基礎?

有,最簡單的例子就是通感遊戲。我們先不舉很複雜的例子(比如什麼用大腦思考能夠控制電腦,科學家研發出「意識頭盔」 通過大腦控制電腦),最簡單的說法,玩過街機嗎?人可以用電動手槍射擊電腦裡面的人,這就已經實現了,人腦信號通過機械工具轉換成了電子信號,你認為呢?儘管可能你會說:這也能算大腦控制電腦?...但是難道不是麼?

下面正經一點說。我們來分析一下人類思考與大腦銜接的可能性。電腦的運算是通過二進制的「是非」判斷實現的,通過數字信號的高低頻代表1和0。人類的大腦呢則是通過兩種方式,第一種是激素傳遞,第二種是電流傳遞。對於第一種,我們很高興的發現,似乎是可以用二進制的方法來解釋。如果接收到了激素則是1,沒有接收到則是0,至於具體實現的功能上也能解釋,通過分子膜則是1,沒有通過則是0,看上去挺順利,我們可以通過設計對應的物質反應來決定計算機的行為,這點應該是能夠完成的。下面問題是人身體中的電流是如何使人思考的?高頻低頻?顯然不是,因為人身體電流的電位差非常小,那麼應該如何解釋呢?(我不認為神經傳遞和人的思考算一回事),是否有一種辦法可以將人的思考也解釋為是或非?或者區分出兩種不同的電流讓計算機識別出來?我認為能夠完成

一種可能的觀點,電刺激能夠改變通透性,決定膜能夠通過的激素類型,這樣將可以把電信號傳播重新用激素說來解釋。之所以提出這個觀點,是鑒於機械與人的區別。生物區分於計算機,有一部分原因取決於計算通過化學反應或者是電路,或許高等生物應該是兩者兼有的。但在基本形式上似乎都是用一些指標判斷的,但是生物計算系統可以不僅限於二進制,所以在向機器輸入的時候,可能需要找到一個換算的方式(DNA計算機_百度百科)。而如果使用換算,則必然在速度上會有極大的拖累。

結論是,能夠完成思考的移植和輔助計算,但是由於計算方式的轉化,不能完成相同的思考效果。

【孔德飛的回答(0票)】:

哪怕克隆一個自己都未必會思維一致何況人腦和電腦之間的差距

【黃俊文的回答(0票)】:

那得有一個編碼—解碼的過程。目前的技術還沒這麼高檔

【袁逸聰的回答(0票)】:

從邏輯上來說確實能製造出一個高度相仿甚至擁有完全一致思考方式的代碼,但是很顯然被模仿者的意識並不在這玩意兒上。而且這件事的可行性也不高,因為人類對大腦的研究還遠遠不夠,這僅在邏輯上可以實現。

【歪鉤的回答(0票)】:

基本上都實現了,如果不很科幻的去解讀後面那句繼續思考。保存記憶,紙筆就能讓我們知道千年以前發生了什麼。如今硬盤可以記錄文字、聲音、圖片、視像動畫,你已經可以在網絡中看許多他人的記憶,而繼續思考就是通過閱讀、播放的方式,將他人思考過的你繼續思考下去。

電腦如果一直使用編程的方法去執行人預設的指令,那麼電腦永遠也學不會思考。因為人之所以會進化出思想,是因為人可以創造其他生命想不到的辦法去解決問題。

器為人用,役器,而不是像黑客帝國一樣,奉器為主子,人自身反被奴役,那不是人類的發展,你之所以無法控制自己的思想,是因為你正在被奴役。黑客帝國展示的是奴性的極致。古龍的圓月彎刀現在沒人看了嗎?

【樂志浩的回答(0票)】:

可以 IBM在做 已經猴子成功

【孫先生的回答(0票)】:

看了這麼多「這是個有意思的問題」我來回答點沒意思的吧。目前乃至很久很久以後都「不可能」人類連自己的很多行為沒弄明白。就想儲存自己的意識層不是太扯了?無需數據 無需文獻資料 常理而已

【王郁菲的回答(0票)】:

如果真的實現了就和電影《Matrix》一樣了,整個世界就會被Matrix控制了

標籤:-科學 -大腦 -神經學 -記憶


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