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认识Spaun,有史以来最复杂的模拟大脑

2021

Chris Eliasmith花了数年时间试图找出构建大脑的成分和精确配方。 他甚至在2月份出版了一本书 - 称为“如何建立一个大脑” - 描述灰质,树突连接和其他聪明的解剖学。 在他写作的时候,他想到了他可能想要展示它。 所以他建造了Spaun,这是迄今为止建立的最复杂的大脑功能模拟。

Spaun代表语义指针体系结构统一网络,是一种计算机模型,可以识别数字,记住它们,找出数字序列,甚至用机械臂将它们写下来。 这是大脑模拟的一次重大飞跃,因为它是第一个可以模拟行为的模型,同时也模拟了它们所依赖的生理学。

该计划由250万个模拟神经元组成子系统,这些子系统被设计成类似于特定的大脑区域,包括前额皮质,罗勒神经节和丘脑。 它具有虚拟眼睛和机械臂,可以执行一系列任务,每个任务彼此不同。

它与IBM的Watson等其他人造大脑的不同之处在于它旨在模仿行为,而不是简单地以最佳方式解决功能问题。 IBM希望Watson做得非常好 - 搜索 - Big Blue对它的完成方式并不感兴趣。 Eliasmith在一次采访中解释说,其他IBM大脑模拟,如大规模的蓝脑项目,可以模仿大脑的空间结构和连接性 - 但它们无法模仿这种结构如何与行为联系起来。

“这些人造大脑实际上并没有做任何事情。他们看不到,他们不记得,他们不认识他说的对象。”他们坐在那里产生复杂的电压模式,但那些复杂的电压模式不是与行为有关。“

加拿大滑铁卢大学的Eliasmith在超级计算机上运行计算机模拟。 Spaun分为两个主要结构,代表大脑皮层和基底神经节。 神经元以生理学的方式连接在一起,它们模仿研究人员认为基底神经节和皮质在某些任务中正在做的事情。

想象一下,它会看到一系列数字,也许是1 2 3; 5 6 7; 和3 4? 人工神经元提取视觉数据,理解模式。 基于它接收的视觉信息,程序将数据路由到皮质的任务特定部分,因此它可以执行一系列任务。 这些涉及测试内存,复制视觉信息,计数等。 它甚至可以执行基本逻辑问题,例如上面的数字拼图,这些问题可以在IQ测试中找到。

“根据皮质中发生的情况,它从皮质的一个部分获取信息并将其传递到皮质的不同部分。每当它这样做时,它会更新皮层的状态,并试图找出什么是皮质。以下最好的事情Eliasmith说:“你可以把基底神经节想象成控制通过皮层的信息流,以便解决不同的任务。”

Eliasmith指出,人类的大脑非常有能力做到这一点 - 人们可以坐在电脑前打字,回答关于随机事实的问题,做一个三明治,然后开车,所有这些都是短暂的。

“这个模型试图解决认知灵活性问题。我们如何在任务之间切换,我们如何使用相同的组件来完成所有这些不同的任务?” 他说。

尽管如此,Spaun有其局限性 - 与真实的神经网络相比,它相对简单,并且它很难接线,缺乏人类大脑所具有的可塑性和适应能力。 Eliasmith正致力于更新,使其能够在更复杂的层面上学习新任务并感知指令。 他甚至正在制定一个程序,其中Spaun没有得到明确的指示,而是积极或消极的反馈。 “我们只会告诉它是否做得很好或者说工作不好。”最终,它会发现自己完成自己任务的战略。“

Eliasmith说,在模仿大脑生理学和相关行为的能力方面,Spaun为神经科学和计算机科学提供更高的目的。

“它让我们了解大脑,生物基质和行为是如何相关的。这对他所说的各种健康应用非常重要。他可以系统地杀死神经元并观察他们的死亡如何影响表现,模拟随着年龄增长而发生的过程例如,或者,Spaun可以帮助其他机器更准确,更有效地模拟大脑功能,他说。“我们可以尝试发现生物学使用的算法,也许可以理解它们背后的原理,以建立更好的人工智能体。 “

该论文发表在“ 科学 ”杂志上。

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