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人脑模拟|马克莱姆:价值13亿美元的思想实验

 泓泉淼淼 2015-11-05
网络智酷
即使以 TED 的标准来看,亨利·马克莱姆(Henry Markram) 2009年 在 TED全球大会上的演讲也算得上惊世骇俗。他站在牛津剧场的舞台上,身穿极为简洁的衬衫与蓝色牛仔裤,宣布了一项计划——如果进展顺利——在十年内推出具有人类意识的全息图。他全身心地投入根除精神紊乱的事业中,意图建立一套具有自我意识的人工智能。这位南非裔神经学家野心勃勃,声称要通过一种近乎疯狂却又野心勃勃的方法来完成这一计划:建立一个从突触到脑半球的完整人脑模型,并在一部超级计算机上进行模拟。马克莱姆所计划的这一项目曾经困扰人工智能研究者们长达数十年,此前多数人都认为这是不可能的。他想从零开始建造一个活动的大脑。
以马克莱姆的观点来看,现有的科技水平总算跟人工智能梦想实现同步了:计算机科技终于发展得精巧复杂,足以像人类大脑一样,处理海量数据。但并非所有人都如此乐观:“目前还有很多问题我们无法理解。”

科克教授
美国神经学家,精研基础神经意识。任艾伦脑科学研究所首席科学家。1986年至2013年,任教加州理工学院
西雅图艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)(神经科学领域最大的数据产生地之一)的首席科学家兼神经学家、任教于加州理工学院的克里斯托弗·科克教授(Christof Koch)表示,“要知道线虫只有302个神经元,可我们却甚至TMD搞不懂它的活动机制。”

但在过去的数十年中,马克莱姆坚持不懈的努力已然赢得了一些人的敬意,2013年1月28日,欧盟治理机构欧盟委员会给予他10亿欧元(相当于13亿美元)的奖励。过去数十年间,神经学家与计算机科学家始终围绕着计算机能否拥有人类智慧的命题争论不休。而现在,这不再是一个假设性命题,马克莱姆正在使其成形。他能否成功复制人类意识呢?欧盟在这一问题上投了巨额赌注。
马克莱姆身材高大,头发散乱,像个时装模特儿。他坐在整洁的办公桌后,桌上除了他的白色苹果笔记本电脑外,没有任何私人物品。“我爱实验,'他用南非口音说,在以色列十多年的研究生涯改变了他的口音。“但我很快发现,我目前的做法可以更高效。”他相信,只要完成数据收集这一步,实验便可外包,或者交给机器去做。
疯狂科学家马克莱姆
每年有约六万篇神经科学方面的论文发表,但却仅仅是在这一领域中增加了一些零散的碎片。他认定,神经科学需要的是大规模的合作,是协调一致的联合研究方案,如此一来便可整合所有的数据——理所当然地,他认为自己就是能够促成此事的人。

他的设想与另一位有财力支持这项事业的人物一拍即合:瑞士联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology)新任院长、神经科学家帕特里克·埃比舍(Patrick Aebischer)。此人致力于将该校建设成为计算机科学和生物医学领域的翘楚。2002年,他将马克莱姆纳入麾下;2005年,他为马克莱姆买下了IBM“蓝色基因”——这是全世界运算速度最快的超级计算机之一。
Blue Gene是一个由IBM主导的电脑系统结构计划,用来制造一系列的超级电脑,已达到千兆(=1015)每秒的浮点运算的能力。
马克莱姆的“蓝色基因”超级计算机安置在一间粉刷洁白、有玻璃推拉门的房间里,从蓝脑生物实验室出发,要走不到10分钟的路程。这是瑞士在10年内提供给他的第二台超级计算机,价值数百万美元,内存是第一台的八倍。处理器占用了四个机架,密封在洗衣烘干两用机大小的金属柜里。空调系统嗡嗡作响,像是在不断地提醒你计算机实在是需要向人脑学习如何提高自己的效率——功率20瓦的人脑。

“蓝色基因”计算机将模拟马克莱姆的大脑模型,素材是他在洛桑和威兹曼十年多积累起来的所有工业级科学实验成果。比如,在老鼠新大脑皮质的一小部分中有2,970个突触通路,而人类能够以实验来测量的仅有20个左右。马克莱姆找出了突触通路的框架,藉此得出剩余2,950个通路的参数,在模拟中观察它们的协同合作。随后他在实验室里进行测量,证实自己的逆向工程数据。测量结果显示,模拟得出的数据是正确的。
马克莱姆想模拟整个大脑里的神经元,这个宏伟愿景需要惊人的计算能力。该计划使用的第一台“蓝色基因”超级计算机足以模拟出老鼠的一个皮层单元(它的整个大脑含有差不多10万个皮层单元)。人脑计划最终将需要高达天文数字的内存和运行速度(内存容量至少要100PB以上,计算速度至少达100万亿亿次以上)才能使模拟研发成为可能。 ——凯蒂·帕尔默(Katie M. Palmer)
自始至终,马克莱姆一直跟爱唱反调的老顽固们不断斗争。
摩西
以色列巴伊兰大学(Bar-Ilan University)的杰出神经学家摩西·艾伯勒斯(Moshe Abeles)指出,“大脑因人而异,在某些方面,一个人每天的状态也会不同。事实上,以我们的水平,连单独一个人的大脑都不可能研究得透彻。所以说,积累越来越多的数据就能明白大脑的运作机能?这种论调纯属扯淡。”

在去年的以色列《国土报》上,艾伯勒斯表示:“人脑计划对于公共利益来说是极其不负责任的。显而易见,研究者不可能兑现承诺。因此,他们既抢夺了公共资金,又破坏了科学的未来。”。
罗德尼
与此同时, 1995年调至苏黎世理工学院(洛桑联邦理工学院的对头)的罗德尼·道格拉斯也发表了严厉批评。
“在神经科学中,我们需要不同的声音,”他在2012年1月的瑞士科学院会议上发言时说,并警告,凭借10亿欧元,马克莱姆可能会在这一领域建立垄断地位。
“罗德尼·道格拉斯的阻挠简直就是胡闹,”马克莱姆如此回应,听起来不是生气,而是悲伤,“这是嫉妒在作祟,是自我表现。他的职业生涯即将终结,测量着一块电路,却不明白自己在干嘛。” 拒绝接受采访的道格拉斯将于6月退休,这似乎印证了马克莱姆的话。

马克莱姆认为,他的模拟实验最有可能的成就是确定近600种已知大脑功能障碍的病因。“不仅仅是了解一种疾病,”他说,“而是要了解一种复杂系统的600种故障模式,并找到弱点所在。”与其找到种种症状的治疗方法,倒不如通过建立特定的受损模型来诱发电脑模拟疾病发作,然后为损伤找到解决办法。近几十年来,研究人员一直利用动物做相同的实验,使它们产生病变并观察其行为。新方法的强大之处在于,无论是从分子角度,还是将大脑作为一个整体看待,病变实验都可以在超级计算机建立的模型中无穷尽地模拟下去。

兰迪
马克莱姆的支持者,多伦多大学教授

作为少数几个模拟过整个人脑(尽管远没有马克莱姆那样详尽)的人之一,多伦多大学心理学家兰迪·麦金托什(Randy McIntosh)也对马克莱姆的项目表示审慎乐观。“从技术上讲,要做到这点还是有可能的,”他说。


来源|科学松鼠会

 


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