【脑客中国】顾实：人脑，一个智能化的动力系统

直播导读

大家晚上好！今天和大家分享一下我们在脑科学以及类脑智能方面的交叉性研究。

我报告的题目叫做人脑：一个智能化的动力系统。人脑是自然界最伟大的奇迹之一，认识人脑一方面能够帮助我们更好的理解自身、保护我们的大脑，另一方面它也决定着我们人类所能创造的人工智能上限。

1探究人类大脑智能的钥匙

人脑是一个非常复杂的对象。可以用不同的方法、不同的视角去探究我们的大脑。我们可以从生物的角度去研究底层神经元的动态特征，也可以用化学方法去探究不同神经递质的深化机制，还可以从物理的角度去思考理解它的结构、功能、动力学以及三者之间的关系？

从这张图我们可以看到，当从微观角度去观察大脑，最底层大脑它是由一些非常基础的神经元构成。如果沿着空间尺度逐渐拉大，不同的神经元它会组成神经回路，神经回路会组成不同的脑区，脑区进一步则会组成一个全局的脑网络。全局的脑网络就能够去实现一些比较复杂的认知功能。

从最基础的单个神经元慢慢演化成一个非常复杂的系统，功能也在逐渐地丰富。复杂的功能是建立在物质基础上，功能的丰富肯定带来了结构特征的改变，那如何理解这些特征产生的过程呢？

这就提供了一个探究人类智能的钥匙。从数学角度来说，我们需要一些方法帮助我们去理解观测到的特征具体揭示了什么样的含义以及能够理解大脑的程度。基于这些想法，我们就提出一个可能很大的问题，叫做大脑它是如何实现它的功能或者说如此智能的？

2三个角度研究大脑智能

从科学研究角度，可以将上述问题拆解成三个角度进行理解。

首先第一个视角，从动力系统的角度来看。动力系统，顾名思义首先它是动的，然后它是一个系统。对大脑来说，从微观的角度，动力系统指的就是把单个神经元看成一个元素，不同的神经元组成了网络，在这个网络上就会有一些信号变化，研究信号变化的一致性规律就叫做动力系统的研究。

从动力系统角度可以探索发现，当给定了大脑某种特定结构后它的放电模式是什么样子；在正常人和患者中又会有什么样的差异性？这一类的研究能够帮助我们去理解大脑的结构和功能之间的关联。

第二个视角是考虑大脑的智能成因。大脑智能的实现会涉及到一些信息处理和流动、不同种类的信息不同种类的刺激。比如说看到的东西、听到的声音、闻到的气味或者摸到的东西，不同类别的信息在大脑里都会有相应的处理机制。

从神经编码的角度来说，我们就希望能够去思考。第一点，大脑在微观尺度上如何去编码这些信息。第二点，随着大脑功能的成熟化或者说丰富化，不同的、更高级的大脑功能在处理信息上会有什么样的优势？我们可以从哪些角度去理解这个机制。

第三点，从相对应用的角度，我们希望去理解大脑可能有一些特殊的拓扑结构或者动力学特征，我们能否利用它帮助我们设计一个更普适的人工智能，或者说提高我们现在人工智能的水平。因为当前人工智能在一些具体任务上，比如说视觉识别，智能语音等确实是比人类在某些方面强，但是在一些通用性任务上却不如人类。那么我们能否通过一些生物机制帮助我们有所启示。

前面两点其实是构成了第三点的一个基础。只有知道大脑结构与功能的关联，以及大脑信息编码的特性，我们才能够设计更好的人工智能。

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