欧美风格英文网站设计,wordpress luomi主题,专业商城网站搭建价格,禅城网站设计作者#xff1a;谢平 中国科学院大学教授引言#xff1a;人类的神奇常常归结于一个智慧的大脑以及贯穿于其中的无比复杂的神经网络#xff0c;并认为这源自上帝之手#xff0c;但其实它并不是无中生有的#xff0c;而是自然演化的产物#xff0c;虽然是一个无与伦比的杰作… 作者谢平 中国科学院大学教授引言人类的神奇常常归结于一个智慧的大脑以及贯穿于其中的无比复杂的神经网络并认为这源自上帝之手但其实它并不是无中生有的而是自然演化的产物虽然是一个无与伦比的杰作但人的大脑依然留有祖先种系发生的印记。如果我们试图构建一个可与人脑比拟的智能系统大脑结构的自然演化轨迹或许能给我们在智能设计时带来一定启示…… 在动物界神经系统经历了从无到有、从简单到复杂的演化过程是多细胞动物的身体结构日益大型化和复杂化的产物。大约于5.5-6.0亿年之前在蠕虫状动物中首次出现了神经组织。水螅一种刺胞动物的神经网nerve net代表了一种最简单的神经组织图1a。图1b显示了一种真涡虫的脑和成对的神经索这里神经系统首次分化出周围神经系统和中枢神经系统。图1c显示了蚯蚓一种环节的蠕虫的脑、腹神经索、神经节和外周神经。图1d显示了一种甲壳动物的主神经节和内脏结缔神经这是最原始的甲壳动物有类似于扁形动物的神经系统。但一些头足类如鱿鱼有脑图1e其行为如同鱼一般复杂。图1f是海星腕的横断面从外神经系的神经终止于下神经系的表面但两个系统没有接触。图1 一些无脊椎动物的神经系统引自Miller and Harley 2001据说在无脊椎动物中以章鱼的脑最大可与鱼脑相仿其神经细胞数多达1.7亿个但与人脑的1千亿个神经细胞相比依然是微不足道的。尽管如此由于章鱼具有发达的眼睛和由众多触手组成的十分精巧的触觉系统因此它被广泛地应用于关于学习与记忆的实验研究。在无脊椎动物的神经系统中脑并未占据主导地位而在脊椎动物中大脑结构复杂化成为进化的主流在一些鱼类和鸟类中司职躯体平衡和运动协调的小脑高度发达图2。图2 脑的演化来源HowStuffWorks从总的趋势来看在脊椎动物的演化历程中脑越来越发达即越是进化advanced的类群大脑的体积越大神经之间的连接也越复杂。譬如恐龙的大脑只有体重的1/100000鲸鱼为1/1000大象为1/600人类则达到了1/45但是也不都像我们预期的那样因为老鼠的大脑占到体重的1/40美洲产的一种小型长尾猴则更是高达1/25Myers 2004。在脊椎动物中象征着智慧的大脑皮层也经历了从无到有的过程。鱼和两栖动物缺少大脑皮层但爬行动物和鸟类有少量的灰质覆盖它们的大脑大多数原始哺乳动物如负鼠有光滑的皮层。肉食类如短尾猫有较大的大脑以及若干脑回在灵长类动物特别是人中相对于其它脑组织大脑皮层大大增加且高度褶皱图3。皮层有“树皮”之意即大脑皮层像树皮一样包裹大脑半球。图3 不同脊椎动物的大脑引自Miller and Harley 200120世纪60年代美国神经生物学家麦克里恩Paul D. MacLean, 1913 – 2007提出了三位一体的大脑进化理论MacLeans evolutionary triune brain theory认为人类由留有进化痕迹的三个大脑图4——爬行动物脑reptilian complex、边缘系统limbic system和新皮质neocortex复合而成MacLean 1990这三个大脑作为不同进化阶段的产物依次叠加在已有的大脑层之上如同考古遗址一样王邈2013。图4三位一体的人脑修改自https://in.pinterest.com/explore/triune-brain/爬行动物脑也称为古皮质archeocortex它由脑干—延髓、脑桥、小脑、中脑以及最古老的基底核——苍白球与嗅球组成。据认为脑干是第一个发展的脑与爬行动物的脑十分相似但不是一个思维脑所有信息在进入执行高级思维功能的脑区之前都必须经过脑干而脑干执行基本的生存功能如控制心跳和呼吸等Sprenger 1999。边缘系统可以称作旧皮质paleocortex或中间脑古哺乳动物脑与大部分尤其是进化早期的哺乳动物脑相对应。边缘系统包括下丘脑、海马体和杏仁核等。据说边缘系统的功能主要是控制进食、饮水、睡眠、激素和情感等它不断寻求某种动态平衡之后才会允许外部信息进入最高层次的脑区进行逻辑推理Sprenger 1999。在结构上来看边缘系统是通向高级思维区域的一个中继。Hess1932通过刺激清醒实验动物的边缘系统发现可引起恐惧和防卫反应咆哮、发出嘶嘶声、毛发耸立或不管有无需求地吃喝、呕吐、排便、排尿和性欲亢奋。Klüver and Bucy1939对恒河猴进行了外科手术切除了包括杏仁核在内的部分大脑结果一向脾气暴躁的猴子变成了最温顺的动物无论用针、掐或对其做任何在通常情况下引起凶猛反应的动作它依旧平静。随后在猞猁、豹熊和野鼠等动物中也发现了同样的结果。新皮质也称新哺乳动物脑占据了整个脑容量的约2/3。一般认为新皮质负责所有高级思维处于整个体系的最高水平。其他动物虽然也有新皮质但相对很小少有甚至没有褶皱。在人脑新皮层的四大区块中额叶管理运动、视觉、语言以及个性特征等功能顶叶处理感觉信息颞叶负责听觉和记忆枕叶管理视觉。麦克里恩认为这三个脑就像三台互联的电脑各自拥有独立的智能、主体性、时空感与记忆等并根据它们祖先的特性推断了在人脑中的分工在爬行动物脑操控下人与蛇、蜥蜴有着相同的行为模式——呆板、偏执、冲动、一成不变和多疑妄想等古哺乳动物脑则与情感、直觉、哺育、搏斗、逃避、以及性行为紧密相关新皮质具有高阶认知功能令人类从动物群体中脱颖而出可谓“发明创造之母抽象思维之父”。 人脑的复杂与神秘绝不亚于浩瀚的宇宙我们每个人都拥有一个无比复杂的内心世界——称之为心智或智能但它在生理上不是神经系统的自然产物。毫无疑问神经系统的复杂化必然导致了心智或动物意识的出现——这应该是生命世界中最神奇的事件之一。Eccles1989曾问“进化过程中心智或动物的意识是怎样在此前无意识的世界里萌发的动物在进化发展中体验到的内心事件最早是什么时候到底早在进化的哪一时刻内心体验的第一道曙光开始出现在漫无边际的无意识黑暗世界里……最后什么是内心世界的实体形态”人类用这个神奇的大脑创造了自然界的最大奇迹但我们却不知道这个大脑是如何实现这一壮举的。我们虽然对自己的大脑是如何工作的几乎一无所知但却凭借它从森罗万象的表象中抽象出了精致迷人的本质进而构筑出了惊天的知识与技术体系并迈进了超凡的智能时代并试图构建一个汇集生物学智慧以及由它创造的全部技术智慧于一体的智能实体简直就是一个超越范式与逻辑的惊天壮举本文根据《探索大脑的终极秘密——学习、记忆、梦和意识》谢平著2018科学出版社的“第一章大脑和神经系统及其演化”改编而成。未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能互联网和脑科学交叉研究机构。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
