超越人脑的“超级大脑”要点.docVIP

超越人脑的 “超级大脑” 黄铁军 《 中华读书报 》（ 2015年01月07日 ? 05 版） ????据说天才的达·芬奇生平总共解剖了30多具人类尸体，除了用以观察人体结构和了解人体功能外，他还试图从中找到人类的“灵魂”。后世的科学家们没有停止努力，从阿兰·图灵到弗朗西斯·克里克，到冯·诺依曼，到蔡少棠，到亨利·马克拉姆……他们不停地尝试采用自然科学方法解决意识问题，制造出逼近乃至超越人脑的“超级大脑”。 ????人类能够制造出具有自主意识的“超级大脑”吗？这方面的哲学论辩已经持续上百年，再喋喋不休已经意义不大。行胜于言，对这个问题最好的回答是制造出“超级大脑”。六十多年来，计算机性能按照摩尔定律持续提升，新型微纳电子器件快速进步，越来越多的技术征象表明，仿照人类大脑结构和机理，制造出逼近乃至超越人脑的“超级大脑”，不仅在技术上是可能的，而且它的性能会远超人脑，还很有可能会涌现出自主意识。 ????认识“意识” ????意识问题是人类最根本的问题之一，自古以来众说纷纭，构成人类思想史上最亮丽的一道风景线。翻开百年来诺贝尔生理学或医学奖成果，有关脑及神经功能的研究十分丰硕，但总体而言，我们对大脑的认识还处在“盲人摸象”阶段，对多数感知认知功能还是“只见树木，不见森林”、“知其然而不知所以然”，对“灵感”、“脑风暴”和“禅定”等系统性功能的认识还几乎是空白。 ????在采用自然科学方法解决意识问题的科学家中，弗朗西斯·克里克是最知名的一位，1953年他与詹姆斯·沃森共同发现了DNA双螺旋结构，1962获得诺贝尔奖，1976年开始研究意识问题，2003年在《自然·神经科学》发文提出意识不是先天就有，而是由大脑中“扣带前回”的一小组神经元产生和控制的，其中一个征象是这些神经元以伽马振荡（40赫兹左右）的形式同步发放。然而，问题不仅仅是“意识是大脑的哪一部分产生的”，也不仅仅是“意识是神经系统以什么样的方式产生的”，而是“意识是如何产生的”？ ????意识产生机理难以突破的根本原因在于大脑是一个从神经元到网络系统都高度非线性的复杂动力系统。这类系统的重要特征是不能通过“还原”成基本单元的方式得到充分解释，例如大气和水流中的湍流，构成单元十分清楚，现象也很明显，但背后的机理至今难以准确描述。因此，即使彻底搞清楚了大脑构成的所有物质细节和能量特性，也只是在认识意识的道路上迈出了第一步，意识作为大脑这个复杂非线性系统的高层状态和表象，需要更多的认知神经科学发现甚至复杂非线性理论的突破，才有可能最终揭开神秘面纱。 ????“复制大脑” ????在意识发生机制最终得到科学解释之前，能够制造出具有自我意识的人造大脑吗？回答是肯定的，而且制造出这样的装置，可能正是回答这个问题最便捷的途径。 ????人脑是迄今已知的宇宙间最为复杂的结构：拥有约一千亿个神经元（按计算机计量单位为100G个，下同），每个神经元通过数千甚至上万个神经突触和其他神经元相连接，总突触超过一百万亿（100T）。这些数字虽然庞大，也还是有限的，如果能够在分子层次完整复制一个大脑，供应能量并进行刺激，没有理由断定这个生物意义上的“复制大脑”不能产生意识。如果在神经元和神经回路层次复制大脑，所有人造神经元和突触的功能特性都逼近生物大脑，所有突触连接和神经回路都和大脑相同，这样的电子意义上的“复制大脑”能够产生意识吗？应该说成功的机会不小。 ????做出这样判断的基本原因是，我们的大脑是在正常的物理化学环境中生长和运行的。在大脑长期进化过程中以及每个正常大脑的运行中，没有证据表明分子层次之下的因素在发挥作用（辐射可能导致大脑紊乱甚至停止运行，但这是破坏意识而不是创生意识）。在出生后的活体大脑中，尽管神经元生生死死、突触断断联联的过程一直在发生，但对大多数人的意识发生和连续性并未产生什么影响。因此，大脑就是一个由神经元和突触等基本单元按照复杂的神经回路构成的一个复杂系统，系统的精确复制意味着功能的复制，大脑具有的智能和意识，也会在复制系统上出现。 ????比物理复制更容易进行的是用计算机模拟，即在现代计算机上用软件模拟大规模的神经元、突触和神经回路，这样的“软件大脑”能够产生意识吗？2007年开始，IBM阿玛登研究中心在蓝色基因超级计算机上开发大脑皮层模拟软件，2009年在美国劳伦斯·利弗摩尔国家实验室上实现了8.61T个神经突触的猫脑模拟。这个“软件猫脑”表现出了神经元自组织现象，在哺乳动物大脑皮层上经常能观测到的阿尔法振荡（10赫兹左右）和伽马振荡（40赫兹左右），也在这个“软件大脑”上出现了。这些征象当然还不能说就是意识，但与传统计算机严格按照指令运行得到的精确结果相比，具有云泥之别：这些现象不是人工事先设计的，而是系统自身表现出来的。 ????同样在2009年，瑞士洛桑联邦理工学