三人「圍桌」腦科學(xué)VS人工智能，相互博弈中如何突圍？
IDG資本投資人，聯(lián)合神經(jīng)科學(xué)大咖與前沿科技企業(yè)家，來了一場(chǎng)高強(qiáng)度、高信息密度對(duì)話，全程高能，術(shù)語(yǔ)名詞飆到飛起。
從1943年基于神經(jīng)元提出的機(jī)器學(xué)習(xí)早期數(shù)學(xué)模型，到人工智能巨頭 Hinton提出可能成為CNN替代品的「膠囊網(wǎng)絡(luò)」，再到近日斯坦福團(tuán)隊(duì)提出「意念手寫」的腦機(jī)接口……幾十年來，神經(jīng)科學(xué)在人工智能的研究歷程中都舉足輕重。在AI的發(fā)展中，研究人員一直試圖模仿大腦的功能，用大腦的工作機(jī)理構(gòu)建神經(jīng)科學(xué)與人工智能之間的橋梁。
可將腦中想象的「筆跡」轉(zhuǎn)為屏幕文本，準(zhǔn)確率超99%. 來源：Nature
如果人工智能代表了當(dāng)今最前沿的技術(shù)，那么作為支撐其發(fā)展的基礎(chǔ)科學(xué)——腦科學(xué)，就是最初的研究動(dòng)力。從基礎(chǔ)科學(xué)層面來看，腦科學(xué)運(yùn)用生命科學(xué)、物理科學(xué)、信息科學(xué)等綜合手段，從分子、細(xì)胞、心理、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)層面，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行研究；而從前沿科技層面來看，以腦機(jī)接口、類腦芯片為代表的交叉學(xué)科的發(fā)展已將腦科學(xué)推向了時(shí)代的浪尖。
可以說，如果沒有神經(jīng)科學(xué)大的理論突破，沒有對(duì)智能生物原本的認(rèn)識(shí)，人工智能的「智能」可能就是一個(gè)黑箱。
那么究竟什么才是「智能」，它與腦科學(xué)的關(guān)聯(lián)又有幾何？
近日，IDG資本合伙人?？?，商湯科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官徐立，清華-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院研究員魯白教授圍繞「人腦VS智能」展開了熱烈討論。三人從科研、資本、企業(yè)等不同角度探討了當(dāng)下推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)研究與技術(shù)產(chǎn)業(yè)化加速融合的路徑和建議。
從左向右依次為：IDG資本合伙人牛奎光，國(guó)際著名神經(jīng)學(xué)家魯白教授，商湯科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官徐立
腦科學(xué)VS人工智能：相互促進(jìn)，相互博弈
「深度學(xué)習(xí)算法，本質(zhì)上是在向人腦的生物學(xué)的組織方式進(jìn)行一些學(xué)習(xí)，雖然不是全部，它其實(shí)還是在向生物學(xué)的方式學(xué)習(xí)，其實(shí)從生物的角度上來講，可能也可以為IT進(jìn)行很多的支撐?！乖趯?duì)話開始不久，IDG資本合伙人?？饩蛯?duì)人工智能與基礎(chǔ)生物學(xué)的關(guān)系進(jìn)行了一個(gè)梳理。
基礎(chǔ)科學(xué)之于前沿科技的重要性不言而喻。如今，腦機(jī)接口、類腦計(jì)算機(jī)等AI應(yīng)用異軍突起，腦科學(xué)的深入研究便是其背后的推動(dòng)力量?？梢哉f腦科學(xué)提供了很多新思路來幫助計(jì)算機(jī)進(jìn)行類腦計(jì)算或者開發(fā)新的算法。那么，腦科學(xué)的重要性體現(xiàn)在哪些方面？其與人工智能的關(guān)聯(lián)又體現(xiàn)在哪？
首先，治療腦疾病是其最重要的要解決的方向。腦機(jī)接口，就像打開了人和機(jī)器之間進(jìn)行交流的大門，讓四肢癱瘓的人使用大腦來控制仿生假肢，讓語(yǔ)言障礙人士說話。例如，去年備受矚目的馬斯克「三只小豬」實(shí)驗(yàn)。 馬斯克的Neuralink公司展示了通過將腦機(jī)接口設(shè)備植入小豬大腦，實(shí)時(shí)讀取其腦部活動(dòng)信號(hào)的技術(shù)。
不僅如此，未來人類很有可能利用腦機(jī)接口來對(duì)抗癲癇、重度抑郁癥、自閉癥、阿爾茲海默癥、帕金森綜合癥等目前難解的神經(jīng)疾病。
其次，提升人類的學(xué)習(xí)速率。人機(jī)交互可以提升人腦的反應(yīng)時(shí)間。比如你開車來不及轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，一個(gè)一閃即逝的想法，機(jī)器就能幫助你迅速操作方向盤，秒摁急剎車。
「腦科學(xué)的研究主要集中在五個(gè)方面，」魯白認(rèn)為，「感知、運(yùn)動(dòng)、記憶、情緒以及認(rèn)知。其中感知與運(yùn)動(dòng)是相對(duì)比較成熟的兩個(gè)領(lǐng)域。它們把腦的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成運(yùn)動(dòng)信號(hào)，深度學(xué)習(xí)算法也是類似的處理信號(hào)?！?/p>
在魯白看來，基于過去二十年里科學(xué)界對(duì)神經(jīng)科學(xué)的深入研究，目前感知、運(yùn)動(dòng)已相對(duì)成熟；而記憶則是目前進(jìn)展最快的領(lǐng)域，其機(jī)制正有望達(dá)到一個(gè)新的突破。
但如果說感知與運(yùn)動(dòng)是腦科學(xué)與人工智能的大融合；那么剩下的三個(gè)方面，就是二者互相博弈的地方。因?yàn)榍楦泻颓榫w是計(jì)算機(jī)所不具備的，其神經(jīng)環(huán)路、神經(jīng)遞質(zhì)、分子、基因等都已研究得比較透徹。
魯白提到的「情感和情緒」正是強(qiáng)人工智能（AGI）的體現(xiàn)。認(rèn)知，是人類最想知道但進(jìn)展并不顯著的領(lǐng)域。而AGI就代表了「能理解、會(huì)思考」，有類似人類認(rèn)知智能的表現(xiàn)。
得益于深度學(xué)習(xí)的快速發(fā)展，機(jī)器智能的感知能力已得到大幅提升。在過去十年中，感知智能、認(rèn)知智能之間的關(guān)系已經(jīng)廣泛被行業(yè)所接受。世界上最頂級(jí)的研究院微軟、谷歌、IBM和中國(guó)下一代人工智能的整體規(guī)劃都把感知智能和認(rèn)知智能作為將來研發(fā)的主要目標(biāo)的突破方向。
要知道，人腦本身是一臺(tái)驚人的計(jì)算機(jī)！它能夠以高達(dá)每秒6×10^16位的速度傳遞大量的信息。因此，腦科學(xué)一直被視為人類理解自然界現(xiàn)象和人類本身的「終極疆域」。無論是會(huì)敲代碼、寫論文的GPT-3，還是可將腦中筆跡轉(zhuǎn)為屏幕字句的「意念腦機(jī)接口」。
可以說，大腦都是AGI強(qiáng)大且唯一的「博弈對(duì)象」。
全球掀起科研范式新浪潮，中國(guó)如何突圍？
「去年看到這個(gè)事情時(shí)，我很震驚?！古？馓岬搅诉@樣一個(gè)案例，「人工智能居然能夠幫助去做蛋白質(zhì)展開，這個(gè)是非常震驚的一個(gè)事情，以前以為是單方向的引領(lǐng)，后來發(fā)現(xiàn)可以雙向輔助?！?/p>
當(dāng)時(shí)，DeepMind的深度學(xué)習(xí)算法AlphaFold，利用DNA序列成功預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊。在此之前，這個(gè)問題在生物圈已被研究50年之久。這一「諾獎(jiǎng)級(jí)」里程碑被Nature雜志評(píng)價(jià)為：可能改變一切。
「這在科研的范式上，形成一個(gè)重大的改變，大多數(shù)科學(xué)家還沒意識(shí)到這個(gè)問題，少數(shù)走得比較前沿的科學(xué)家，卻已經(jīng)開始意識(shí)到了?！刽敯籽a(bǔ)充道。
科研范式的變革，需要相應(yīng)改變科研的思維方式、行為方式及組織方式。從古至今，許多科學(xué)大家都對(duì)「范式」提出了自己的準(zhǔn)則：亞里士多德賦予其演繹，培根講求歸納，牛頓善用實(shí)驗(yàn)……那么今天呢？
可能不需要技術(shù)，也不需要經(jīng)驗(yàn)，甚至不需要假說，基于大量的數(shù)據(jù)，我們科研范式在悄然改變。
「當(dāng)中有另外一波，就是從腦科學(xué)當(dāng)中借鑒來的。」對(duì)此，作為人工智能領(lǐng)域領(lǐng)先的從業(yè)者，商湯科技聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官徐立，從計(jì)算機(jī)的角度補(bǔ)充道，「我們講的深度學(xué)習(xí)，其實(shí)是一個(gè)超大數(shù)據(jù)歸納的方法，可以看成原來那套體系是一個(gè)演繹的推演到極致，你可以想象得出來，技術(shù)推演的邊界。大數(shù)據(jù)是一個(gè)歸納的，到了一個(gè)更大的極致。」
「AlphaFold2有了大量的數(shù)據(jù)積累，只需要知道序列就可以對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，這在科研范式上形成了一個(gè)重大的改變。人類有兩萬多個(gè)基因，對(duì)應(yīng)兩萬多個(gè)蛋白，通過AlphaFold2這樣的人工智能系統(tǒng)可能會(huì)很快地解析完，這樣就可以知道蛋白之間的相互作用，也可以基于結(jié)構(gòu)尋找小分子藥物靶點(diǎn)，自然也可以應(yīng)用于腦疾病的藥物研發(fā)上來?！刽敯讖目茖W(xué)的角度解釋說。
那么，這依舊是一個(gè)「西式」的范式嗎？在徐立看來，在這種情況下，中國(guó)會(huì)有一個(gè)更好的發(fā)展機(jī)遇。并且在這種新興的突破式范式下，中國(guó)早已有了一個(gè)天然的支持原始創(chuàng)新的新土壤。
腦科學(xué)作為打破傳統(tǒng)科研范式的先發(fā)地之一，早已形成了支持創(chuàng)新的沃土。除了世界各國(guó)先后啟動(dòng)的腦科學(xué)計(jì)劃、政府的大力投入外，以IDG創(chuàng)始人及董事長(zhǎng)麥戈文先生及IDG資本為代表的民間捐助也成為了不可或缺的推動(dòng)力量。2011年，清華大學(xué)百年校慶之際，麥戈文先生就與清華大學(xué)簽署協(xié)議，成立了清華大學(xué)-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院，同年還相繼捐贈(zèng)了北大、北師大IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院。2021年4月22日，IDG資本與清華大學(xué)宣布繼續(xù)攜手探索和助力中國(guó)腦科學(xué)的基礎(chǔ)研究和未來發(fā)展。
2021年，清華大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)王希勤與IDG資本創(chuàng)始董事長(zhǎng)熊曉鴿在「IDG資本-清華腦科學(xué)發(fā)展基金捐贈(zèng)儀式」上合影
「凝聚共識(shí)是一個(gè)很重要的事?！刽敯捉榻B說，作為IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院研究員的他，對(duì)中國(guó)腦科學(xué)發(fā)展有著清晰的見證，「清華腦科學(xué)的崛起，跟麥戈文和IDG資本是非常有淵源的，整個(gè)腦科學(xué)把它叫做IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院。」
另外，腦科學(xué)作為一項(xiàng)長(zhǎng)線的投資，不僅吸引著資本與科研界的眼光，企業(yè)界也對(duì)此重視頗深。例如，徐立就以理事身份參與到了清華大學(xué)腦科學(xué)研究院的相關(guān)工作中。
突破「逃逸速度」的企業(yè)，能在創(chuàng)新的宇宙中暢游
?？饣貞浧鸲嗄昵暗囊患?，準(zhǔn)確地說，是2014年——人工智能尚未產(chǎn)業(yè)化的時(shí)候?！肝腋炝⒘?，如果人工智能產(chǎn)業(yè)化之后競(jìng)爭(zhēng)激烈了怎么辦，他給我打個(gè)了比方，如果我們要做一個(gè)貓腦子的智力水平系統(tǒng)，你創(chuàng)業(yè)可以做兩件事，第一訓(xùn)練貓去抓耗子，做應(yīng)用；第二努力把貓的腦子提高到猴子腦子的智力水平。其他人都在做第一個(gè)，商湯第一個(gè)也要做，但更重要的是做第二個(gè)?！?/p>
「因?yàn)槿绻龅氖虑槭钦?，我們現(xiàn)在只有一只貓的腦子，只能抓耗子，我們就必須把它升級(jí)成為一只猴子的腦子，這就是我們想做的底層延伸?！剐炝⒄f。
秉著這樣的理念，徐立帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)用神經(jīng)科學(xué)的機(jī)理來做人工智能?！刚嬲軌驇硪粋€(gè)非對(duì)稱的優(yōu)勢(shì)的核心能力，是在于非連續(xù)的跳躍。真正的突破還是在于，你需要把它們做升級(jí)，才能夠達(dá)到生產(chǎn)力，剛才是講工業(yè)的紅線?！?/p>
在徐立看來，「原創(chuàng)的投入力度要足夠大，如果真的以原創(chuàng)這件事情作為核心競(jìng)爭(zhēng)力的時(shí)候，你投入的密度要足夠大，就是逃逸速度。你在地球上跳總是有吸引力，但是你速度達(dá)到了宇宙速度，你就感覺沒有引力了，所以單點(diǎn)投入的密度要大，而且要堅(jiān)決。」
其實(shí)創(chuàng)新的真正意義，在生物學(xué)中就有跡可循。生物學(xué)的選擇方面最核心的觀點(diǎn)是，種群之間的競(jìng)爭(zhēng)只是表象，更重要的是種群內(nèi)部的競(jìng)爭(zhēng)。類比到企業(yè)也是一樣的，不同企業(yè)之間有競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)內(nèi)部不同部門之間也在競(jìng)爭(zhēng)有限的資源。生物學(xué)競(jìng)爭(zhēng)是自然淘汰、適者生存；企業(yè)也是市場(chǎng)淘汰、適者生存。
?？庹f，「創(chuàng)新基本都是打破共識(shí)的，科學(xué)研究也是這樣。打破的舊的共識(shí)越大，同時(shí)會(huì)形成新的共識(shí)，因?yàn)橹挥行纬尚碌墓沧R(shí)這個(gè)企業(yè)才會(huì)有價(jià)值，形成新的共識(shí)越大這個(gè)企業(yè)的價(jià)值就會(huì)越大，當(dāng)然也就會(huì)越難。」
「只有做跟大家不一樣的東西，才能夠在這個(gè)地方上找到行業(yè)的契機(jī)，才會(huì)有資源差，才會(huì)形成壁壘。創(chuàng)新就是在形成不平等的資源差，然后形成生產(chǎn)力的大突破和變現(xiàn)?！棺鳛橐患摇高m者生存」的公司的CEO，徐立也這樣認(rèn)為。
但是必須承認(rèn)的是，創(chuàng)新是無法由企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)獨(dú)立完成，它需要有一個(gè)包括資本在內(nèi)的完整生態(tài)網(wǎng)絡(luò)支撐。
企業(yè)是創(chuàng)新的主體，高校能為創(chuàng)新提供原動(dòng)力，而資本則負(fù)責(zé)尋找打破共識(shí)的人。當(dāng)三者聯(lián)動(dòng)起來，就會(huì)產(chǎn)生非常積極的效應(yīng)。
那么，目前中國(guó)整個(gè)市場(chǎng)環(huán)境是否已經(jīng)達(dá)到了支持原始創(chuàng)新研究的階段呢？
答案是肯定的。首先，企業(yè)本身走的是用原創(chuàng)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)力的道路。其次，市場(chǎng)環(huán)境允許基礎(chǔ)研究做無用的研究，因?yàn)閺膭?chuàng)新的角度來說，這才是在探索我們認(rèn)知的邊界，制造「逃逸速度」。
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從人工智能崛起的近五年來看，伴隨這一現(xiàn)象的，還有腦科學(xué)公司如雨后春筍般出現(xiàn)。這不僅是科研界、投資界以及企業(yè)界的三方努力，更是從國(guó)內(nèi)到全球?qū)δX科學(xué)重要性的一個(gè)空前共識(shí)?！柑右菟俣取挂呀?jīng)蓄勢(shì)待發(fā)，突破了創(chuàng)新最后的壁壘。
