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让科学之光照亮大脑 科学大咖讲述脑科学与人工智能

时间:2018年06月15日 信息来源:健康中国年鉴网摘编

  6月10日,中科院计算所会议室里人潮涌动,几百名年轻学子云集一堂,聆听“理解未来”系列讲座:耶鲁大学心理学系教授、认知神经科学专家尼古拉斯·图克·布朗等专家分享关于脑科学与人工智能的最新成果和思想。

  布朗说,今天,科学家们已经将“旅行者”号探测器送出了太阳系,也实现了对基因这一生命密码的编辑,对人体最重要器官——大脑的了解却仍然十分有限。一方面,大脑内有860亿个神经元,结构极为复杂;另一方面,囿于技术限制,科学家很难对大脑活动进行精确、直观的实时观测。人类已然制造出了战胜地球上最强围棋选手的人工智能AlphaGo,面对自身的大脑时,却依旧如同雾里看花。所幸的是,在近5年至10年间,随着科技的飞速发展,研究大脑的技术手段也越来越趋向多样化。现代脑科学作为一门年轻的学科,在短时间内得到了蓬勃发展。

  实时脑成像:

  帮助把控“走神”的注意力

  布朗围绕实时脑成像技术,为现场听众解读了意识、思维、注意力等大脑的种种奇妙“密码”,展现了人类大脑思维优化的无限可能。

  注意力是布朗一直以来的研究重心。他说,从学习到工作,注意力在人类社会各个领域中都扮演着至关重要的角色。遗憾的是,我们通常很难对自己的注意力进行把控,往往在课堂上被老师点名批评或与周围车辆发生碰撞后,才意识到自己的心不在焉。能够及时发现走神并调整注意力,对个人及社会都具有现实意义。

  以往研究注意力的方式是对研究对象进行fMRI(功能性磁共振成像)扫描,进而对数据进行分析。新兴的fMRI技术测量的是神经元活动所引发的血液动力的改变,对人体不造成任何损伤,但需要专业人员耗费数月乃至一年来分析数据。而通过实时fMRI,数据分析可以在短短数秒之内完成。

  布朗介绍了三种不同类型的实时fMRI,并重点讲解了第一种,即通过实时fMRI获悉研究对象关注的是什么,又是何时开始走神,从而利用这些信息为研究对象提供反馈意见,让被研究者本人对自己大脑的活动有一个清晰的认识,从而及时调整自己的行为。在这样的实验结束后,虽然实验对象只是接受了实时fMRI扫描而不是专门的注意力训练,但他们的注意力集中程度有所提高。

  除了帮助提高注意力,实时fMRI还有重建记忆、诊断及治疗抑郁症等实际应用。在最新算法和计算机云技术的辅助下,实时fMRI技术乃至脑科学都处在发展的黄金阶段。

  人工智能:

  辅助脑疾病研究和治疗

  布朗演讲后,张益肇博士将脑科学与人工智能相结合,从另一个层面来探讨如何利用人工智能更好地认识和缓解少年自闭症、中年忧郁症和阿尔茨海默症等带来的挑战。

  他从跨学科领域的角度,阐述了人工智能与脑科学之间千丝万缕的联系。通过计算机视觉技术,人工智能得以通过一个人的动作来了解对方,通过互动引导自闭人群与外界的交流。人工智能还可以对婴幼儿的大脑进行扫描,配合数据分析,得出罹患自闭症的概率,从而尽早对自闭症进行治疗。除了计算机视觉,人工智能的另一大领域是自然语言理解。现在,人工智能已经可以通过对话交流,对抑郁症患者的治疗起到积极作用。在防治老年痴呆症方面,人工智能也可以大显身手,无论是App上的测试还是MRI脑部扫描,都可以对老年人群进行未雨绸缪的关怀,尽可能降低老年痴呆症对老年人生活质量乃至生命的危害。

  张益肇总结说:“大脑的研究现在进入了一个大数据阶段,人工智能可以做一个辅助工具帮助这些科学家开展这些方面的研究。我相信,未来的前景会越来越好。”  

  人类大脑的复杂与奇妙令人着迷,对于未来的展望激动人心。相信在科学家的努力之下,科学之光照亮大脑的幽深角落将只是时间问题。在科技创新的助力下,这一天绝非遥不可及。(科技日报)