作者：中國科學(xué)院自動化研究所
類腦智能、微重力流體實(shí)驗(yàn)、深淵科考、智慧交通……這些高大上的概念你是不是都聽說過？但是，你真的了解它們是怎么回事嗎？從今天起，大院er將陸續(xù)推出系列文章，用“微視頻 圖文”的形式，帶你看懂那些高端的科研和科技成果！本期的主題為“類腦智能”。
“類腦智能”就是利用神經(jīng)形態(tài)計(jì)算來模擬人類大腦處理信息的過程，這是當(dāng)前人工智能領(lǐng)域最新的熱點(diǎn)方向，也是人工智能的終極目標(biāo)。
類腦智能與腦科學(xué)研究 全球競爭日益激烈
“類腦智能”在信息處理機(jī)制上與大腦相似、在認(rèn)知行為和智能水平上與人類相似，最終目標(biāo)是通過借鑒腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)和信息處理機(jī)制，使機(jī)器以類腦的方式實(shí)現(xiàn)各種人類認(rèn)知能力及協(xié)同機(jī)制，達(dá)到或超越人類的智能水平。
“類腦智能”與“腦科學(xué)”經(jīng)常聯(lián)系在一起，二者相互借鑒、相互融合的發(fā)展是國際科學(xué)界涌現(xiàn)的新趨勢。近年來，世界各國紛紛啟動“腦科學(xué)計(jì)劃”，搶占未來技術(shù)制高點(diǎn)。美國2013年正式啟動“BRAIN計(jì)劃”，針對大腦結(jié)構(gòu)圖建立、神經(jīng)回路操作工具開發(fā)等七大領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)布局；歐盟2013年正式提出“人腦計(jì)劃（HBP）”，試圖在未來神經(jīng)科學(xué)、未來醫(yī)學(xué)和未來計(jì)算等領(lǐng)域開發(fā)出新的前沿醫(yī)學(xué)和信息技術(shù)。加拿大、日本、德國、英國等也先后推出腦科學(xué)研究計(jì)劃。同時(shí)，許多國際企業(yè)紛紛推出“類腦智能”研究計(jì)劃，在以IBM、微軟、蘋果等為代表的龍頭企業(yè)的推動下，“類腦智能”受到高度關(guān)注。
國際首個(gè)深度融合腦智領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)
作為重要的前沿科技領(lǐng)域，類腦智能研究的大幕已經(jīng)拉開，各大高校、科研院所、高新企業(yè)紛紛進(jìn)軍該領(lǐng)域的相關(guān)研究。
早在2015年6月，中國科學(xué)院就成立了“中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心”，由中科院神經(jīng)科學(xué)研究所與自動化研究所作為雙依托單位，這也是國際上第一個(gè)深度融合腦與神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)等不同領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)。卓越中心新布局研究領(lǐng)域涵蓋腦認(rèn)知功能的基礎(chǔ)研究、腦疾病機(jī)理研究和早期診斷手段研發(fā)、腦研究新技術(shù)研發(fā)、類腦模型與智能信息處理、類腦器件與系統(tǒng)五大方向，中國科學(xué)院自動化所牽頭開展類腦智能領(lǐng)域的研究工作，并取得了階段性進(jìn)展，讓我們一起來了解下自動化所的類腦智能研究成果，直觀的感受智能科技給未來社會帶來的變革。
我們的類腦智能可以做些什么？
1. 生物腦模擬系統(tǒng)——自主學(xué)習(xí)能力
機(jī)器人能分辨出手中的貓玩偶是貓而不是老虎，是如今人工智能領(lǐng)域非常高級的自主學(xué)習(xí)能力。在人工智能學(xué)界，有一條著名的莫拉維克悖論，講的是要讓電腦同成人下棋是非常容易的，但要讓電腦像一歲孩子一樣感知和行動，卻是相當(dāng)困難。
人工智能科學(xué)家們正在不斷突破，比如說裝備了人工智能大腦的無人機(jī)，它可以不需要程序設(shè)定，像人類一樣觀察現(xiàn)場，調(diào)整自身姿態(tài)，做出穿越窗戶的決策；而能夠模擬人類大腦的第二視覺系統(tǒng)的無人機(jī)則可以進(jìn)行本能的閃避反應(yīng)。
所有這些實(shí)驗(yàn)，所依靠的是生物腦模擬系統(tǒng)，科學(xué)家們通過對人及其他哺乳動物進(jìn)行腦的生理結(jié)構(gòu)解剖，在計(jì)算機(jī)中重構(gòu)腦腦模型，隨后，利用這個(gè)虛擬腦模型，分析和處理信息。
在生物中，海馬區(qū)可以幫助大腦在記憶過程中自動篩選過濾掉無用信息，而自從裝備了數(shù)字海馬區(qū)之后，機(jī)器人竟然也可以隨之獲得生物體記憶抗噪功能。
在未來，這種類腦智能的機(jī)器人，將走出實(shí)驗(yàn)室，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入人類生活，他們不僅可能擁有人類的感知、學(xué)習(xí)和決策能力，而且可以擁有更為強(qiáng)大迅捷的軀體，人類社會將發(fā)生革命性變化。
2. 機(jī)器人也有了自我認(rèn)知能力
在中科院自動化所中，有三個(gè)特殊的機(jī)器人，只要看到鏡子中有紅點(diǎn)露在它們身上，它們就會用手去抓，這個(gè)測試叫做鏡像測試，別看這個(gè)實(shí)驗(yàn)看起來很簡單，但其實(shí)在自然界，只有黑猩猩和海豚這樣的高等生物才能通過這項(xiàng)測試，證明它們具備和人一樣的自我意識。
現(xiàn)在這三個(gè)全球首個(gè)以類腦方式通過鏡像測試的機(jī)器人，正在和我們一起生活在地球之上。在未來，將有更多這樣具有自我意識的機(jī)器人，改變我們的生活。
3. 人類腦圖譜繪制成功
人類腦圖譜未來發(fā)展將從標(biāo)本走向活體，從粗糙走向精細(xì)，從單一的解剖結(jié)構(gòu)描述到集成結(jié)構(gòu)、功能和連接模式等多種知識的綜合描述，為實(shí)現(xiàn)類腦智能技術(shù)及腦科學(xué)和腦疾病研究的源頭創(chuàng)新奠定重要基礎(chǔ)。
中科院自動化所引入了腦結(jié)構(gòu)和功能連接信息，對腦區(qū)進(jìn)行精細(xì)劃分和腦圖譜繪制的全新思想和方法，系統(tǒng)建立了新一代人類腦圖譜繪制所需要腦亞區(qū)劃分的新理論和新方法，成功繪制出全新的人類腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜，該腦圖譜包括246個(gè)精細(xì)腦區(qū)亞區(qū)，比現(xiàn)有腦圖譜既具有更精細(xì)的腦區(qū)劃分、又具有亞區(qū)解剖與功能連接模式的全新活體腦圖譜。
該腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜發(fā)布之后，引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜的成功繪制入選兩院院士評選的“2016年中國十大科技進(jìn)展新聞”，以及“2016年中國十大醫(yī)學(xué)進(jìn)展”。
結(jié)語
我國《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出部署“腦科學(xué)與類腦研究”重大科技項(xiàng)目，開展類腦計(jì)算與腦機(jī)智能研究，研究重點(diǎn)涵蓋腦神經(jīng)計(jì)算、認(rèn)知功能模擬、神經(jīng)形態(tài)芯片和類腦處理器、腦機(jī)接口、類腦機(jī)器人等多個(gè)方面。
未來，我國的科研機(jī)構(gòu)將會在“類腦科學(xué)”研究上不斷取得新的突破。“類腦智能”將形成新型智能形態(tài)，兼具生物（人類）智能體的環(huán)境感知、記憶、推理、學(xué)習(xí)能力和機(jī)器智能體的信息整合、搜索、計(jì)算能力，給我們的生產(chǎn)生活帶來更大的便利。
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