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珠海刘德贡

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人类记忆与其思维拷贝  

2008-05-28 11:58:01|  分类: 随笔杂谈 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  我们知道电脑中产生的各种文件是很容易阅读、复制、转存的。那么人脑的思维活动(主要指记忆)是否也可进行同样的操作呢?人的大脑也是一个硬件设备,相当于电脑的内存和硬盘。我们的记忆都存储在大脑里,大脑充当了一个载体,我们不常用的部分就好像存在硬盘里一样,常用的概念则存在内存里。因为在硬盘里的数据读取是比较慢的,是需要硬盘寻道的,所以我们在想以前的这些事情时比较慢,甚至想不起来,被删除掉了,严重的就是有坏扇区了(大多数精神病人),更致命的就是失意症和植物人(系统错误:找不到硬盘)。

  人类的大脑好像是一种空间上的网状结构,人类的记忆都存储在这些上面(是记忆元吧),而电脑的记忆存在硬盘上。我们把数据从一台计算机拷到另一台计算机时就是进行了一次电脑的记忆移植。因为拷过来后完全一样(当然也并非都这样,这是后面要讲的)。试想,如果我们把一个人的大脑存储的数据移植的话,只需把这个人大脑的数据传输到另外一个人的大脑中。这方面在人类的文明发展长河中可能会实现,这样既使人死了,其思维产物也可再激活,也就是先进行电子拷贝存档,然后再回送到需要这些信息的人脑中。因为电脑在这方面比人脑要有优势。如果人类能够找到激活大脑的方法的话我想人类就可以做到永远不死了。这种激活方式就相当于电脑中的系统引导。

  前面在讨论电脑之间的数据拷贝时说到有些数据拷到另一台机子上也不一定就100%能用,这是与操作系统的兼容性以及硬件有关的。所以我想人类记忆在移植时可能也会面临着不兼容的情况,甚至会报“无法识别的硬件或存储空间不够,请插入另一张软盘。”有人会说人类的大脑多大啊,我们目前只使用了冰山一角。是的没错,我们的大脑确实很大而且真正开发的也很少,但是不知道你有没有这样的体验--假设你的电脑有FAT32分区和NTFS分区,现在系统崩溃了我们想重新安装操作系统,我想把系统安装在NTFS分区上,因为其它的FAT32分区没有足够的空间来安装Windows Xp,但是启动盘引导不了NTFS(早期的是这样的,现在的没问题),所以这时候就存在一种不兼容的情况。我想人类的大脑应该不是通用的,各个区域所存储的类型应该不一样的,某些思想只能存储在特定的分区里。如果按照这种观点来看的话就会出现“系统资源不足的情况。因为某个人的特定领域所占的存储空间就是比一般人要大。这样的话最好模拟一个硬件完全相同的大脑进行移植。

  对人类大脑和计算机的相关原理的研究必将使其能相互对接。

  央视国际新闻:如果大脑是记忆的器官,那么,心脏有记忆吗?美国科学家的最新研究发现--人类的心脏也许有某种“思考和记忆功能”!这正是许多接受心脏移植的患者突然性格大变、继承了心脏捐赠者性格的原因。举例说,40岁的退休货车司机杰姆·克拉克从来都不是一个多愁善感的人,他从不曾给妻子玛吉写过一封情书,因为他15岁就离开了学校,文法差得要命。所以当去年的一天,杰姆突然坐到桌子前,开始给妻子写下一行行的情诗、表达细腻的情绪时,连他自己都感到了震惊。就在半年前,杰姆刚刚接受过心脏移植手术,他确信自己写诗的“怪癖”来自那颗移植的心脏,因为捐赠者一家都爱写诗。根据科学统计,从第一例心脏移植手术实施后的40年中,每10例接受换心手术的病人中,就有1人会出现性格改变现象。美国加州心脏数学协会的专家也深信心脏并非一个“泵”那么简单,他们最近发现一种能够具有长期记忆和短期记忆的神经细胞的确在心脏中工作,并且组成了一个微小但却复杂的神经系统。“心脏具有记忆”的观点目前仍未获得主流医学界的认可,但许多接受心脏移植的病人都深信,没有任何其他理论可以解释发生在他们身上的一连串怪事。  

           过去对蜜蜂和涡虫的实验,早就证明记忆是可以移植的。如今对人类某些神经疾病的治疗也更证明了这一点。 瑞典和美国的科学家将13周龄的胚胎脑细胞,植入帕金森病患者体内以治疗这种神经疾病。 对病人注入胚胎脑细胞之后5~7个月,病人的僵直状况开始好转。注入脑细胞的那侧脑组织所控制的对侧肢体的活动能力明显改善;而且病人的记忆力也比以前好转。

  研究人员认为这一结果可能有两种解释:一是移植的胚胎脑细胞在病人脑内生长并产生了强大的功能包括记忆功能;二是从胚胎脑细胞带来的神经的记忆功能也移植进了病人脑内。如果说这一治疗还不能说明脑细胞的记忆功能能够移植的话,对动物的实验就更能说明问题了。

  美国科研人员对大鼠做实验采用了经基因工程处理的神经细胞。他们将一些已经没有记忆的神经细胞用基因工程处理,使之能产生神经生长因子(NGF);然后把这些经基因工程处理的脑细胞植入大鼠脑内。 实验结果显示大鼠的记忆能力大大加强。因为植入这些细胞后在大鼠的脑内能产生大量的NGF,这使得神经元变得有活力,从而增强了大鼠的记忆力。 这个移植说明了许多问题。神经生长因子是促使神经细胞生长和恢复活性的重要因子,同时也可能参与了神经细细胞的记忆功能;此外,只要神经细胞能良性生长和发生功能,记忆就会随着产生和增强。因而可以认为神经细胞的重要的功能之一就是记忆。

  另外一个研究也说明了问题。为了不让病人对移植的脑细胞产生免疫排异反应,研究者发明了一种包装脑细胞的方法。包装是丙烯睛和聚氯乙烯的多孔胶囊,能让营养脑细胞的物质进入,而让脑细胞分泌的物质出来。 在对大鼠做实验时发现这种包被的神经细胞除了不引起大鼠的排斥反应外,还可改善大鼠的记忆。这说明移植脑细胞是可以将脑细胞的记忆力移植到别的动物脑内的。因此对人来说,记忆移植也是可能的。

大 脑 复 制 ?

  长期以来, 一个诱人的科学幻想主题经常涉及到人脑与电脑的关系。人类大脑有140多亿个脑神经细胞,每个细胞都与另外5万个其他细胞相互连结,比目前全球电话网还要复杂1500倍。据前苏联学者阿诺克欣测算,一个普通的大脑拥有的神经突触连接和冲动传递途径的数目, 是在1后面加上1000万公里长的、用标准打字机打出的那么多个零!但是,由如此庞大数目元件构成的大脑,平均重量不足1400克,平均体积约为1.5立方分米, 消耗的总功率只有10瓦。若采用半导体器件组装成相应的电脑装置,则必须做成一座高达40层的摩天大楼,所需功率要以百万千瓦计。

  脑细胞储存信息的密度极高,每立方厘米可存放1000亿以上比特的信息量,脑科学家估计,一个人一生中存储的信息总量可超过1000万亿比特。有人推算出全世界图书馆大约藏书7.7亿册, 积累的信息总量约为4600万亿比特,与人脑能够储存的信息总量属于同一数量级。对于电脑来说,只要某一个小部件出了毛病,就会导致整个机器瘫痪。但是,人的大脑细胞具有自行组合和分裂的活性,构成了高度可靠的“自适应系统”。在人的一生中, 脑神经元大约每小时就有1000个发生故障,一年之内累计为800多万个。如果人活到100岁,将会有10亿个神经细胞功能失效,约占总数的1/10。即使在这种严重的故障面前,大脑仍然可以正常地运作。

  从以上这些数字看,人类的大脑不啻于世界上最复杂、最高级、最有效、储存容量最大的超级计算机。除了运算速度比电脑略逊一筹外,人脑在结构、尺寸、性能、能耗等各方面都令最先进的电脑望尘莫及。只可惜人类对自己拥有的这台“超级电脑”尚未完全弄清楚,对它的记忆机理、思维过程、信息储存和传输方式等等知之甚少。大脑究竟如何工作,至今依然是当代科学面临的最大奥秘之一。

  为此,许许多多的科幻作家幻想着有那么一天,我们能够实现电脑与大脑对接,直接复制和传送大脑储存的信息。

  50年代,一位科幻小说家写到:“储存信息的方式并不重要,重要的是信息本身,既然大自然能够把信息浓缩到肉眼看不到的细胞中,人就一定能把它读出来。”60年代,另一位作家则说:“从本质上讲,‘你’不是肉体,而是你的记忆。这个本质上的‘你’可以在计算机里保存,变成IBM电脑里的磁性脉冲收集品。”到了70年代,IBM公司的一位研究人员也回应道: “ 也许我们能够把某人头脑中的想法、记忆和意识读出,再把它输送给另外一个人。”他甚至认为,科学家掌握这一方法只是时间问题。

  科幻作家的议论不足为凭,偏偏有位著名的电脑专家也加入到鼓噪的行列,在科学界引起了一场不大不小的风波。1988年,美国最负盛名的学术出版机构哈佛大学出版社,出版了一本《思维儿童》的专著(有人译作《换脑儿童》),作者是卡内基—梅隆大学活动机器人实验室主任汉斯 莫拉维克。

  莫拉维克在书中生动地描述了人怎样把思维输入电脑,以及这一切怎样在未来50年之内变成现实。他甚至想象出各种转换的过程。例如,一种可能会较早实现的方法是由机器人“主刀”的脑外科手术。在人清醒的状态下,由机器人打开你的头盖骨,然后用某种读出装置将大脑存储的信息,就象CT断层扫描那样,一层一层地读出来,你还可以直接看到屏幕显示的你的记忆,并亲自指挥机器人校正错误。这一过程将一直进行到你的思维、记忆和意识统统储存到电脑里。另一种方式更加先进,莫拉维克写道:“高分辨率大脑扫描法可以一下子创造出一个新的你,不用动手术,而且立等可取。”

  按照莫拉维克等人的设想,一旦我们能够把思维转移到计算机或者储存介质中,既使原件(大脑)受到损伤或者衰老,仍然可以把它拷贝到新克隆出的大脑中,先FORMAT(格式化),再COPY(拷贝),人不就可以永生不死吗?如果能把爱因斯坦或托尔斯泰的思想直接复制,谁都可以成为科学大师或文学巨匠,人类的文化、教育、医学等等都将从根本上发生嬗变。

  我们人类的将来,就要“数字化生存”甚至于“虚拟生存”于磁盘的同心圈圈,或者光盘的凸凹坑坑里,这简直不可思议!目瞪口呆的书评家把莫拉维克列为“又一个发疯的科学家”,美国报刊评论说这是“哈佛大学出版社出版的最可怕的一本书。”连斯坦福大学许多科学家也认为莫拉维克的“思维转换”是“无法容忍的谬误”。

  科学家也爱做科幻之梦。至少在相当长的时间内,复制大脑的幻想几乎不可能实现。既使实现了对人脑记忆的简单拷贝,对人类的思想,以及情感、个性、气质、人格等非智力因素,又如何能简单地复制出副本?

                 走进人类的心灵

  也有一些人工智能学者对大脑复制采取了宽容和支持的态度,人工智能的泰斗明斯基教授就是其中的一位。他想用另外的办法,即把微电脑嵌入人的大脑,以便使“我们能设计出我们的‘思维儿童’ ,他们思考问题的速度比我们现在快100万倍。”

  将电脑植入人脑,用微型芯片配合脑神经细胞工作,只要求解决两者之间的接口问题。目前的技术已经可以把《大不列颠百科全书》的全部内容以分子大小的字体刻在一枚针尖上,因此完全可以利用同样的技术开发出植入大脑的芯片。据报道,德国科学家已经在硅芯片上培植成功一种与人类神经细胞极为相似的老鼠神经细胞,并且可以把神经细胞发出的电子脉冲信号传送到特制传感器上。由此看来,人机连“脑”不是梦,人脑与电脑相连能优势互补,可以弥补人类记忆和运算能力的不足,大大增强人脑的功能。

  1987年6月, 在美国加州召开了首届国际神经网络学术会议,到会代表有1600人,宣告成立国际神经网络学会(INNS)。一时间,有关神经网络机理、模型、算法、特征分析,以及在各方面应用的学术论文,象雨后春笋般涌现。建立在神经网络原理基础上的神经计算机,成为当代高科技领域方兴未艾的竞争热点,代表着从本世纪末到21世纪电脑技术的最新研究方向。1990年11月,日本宣称已经建成了由1152个神经元组成、每秒执行23亿次学习动作的神经网络电脑。据INNS学会主席介绍:“神经网络的研究是借鉴人脑的结构与工作原理以设计和建造具有一定智慧的机器。这种神经网络不同于通常的人工智能机,我们称之为第六代计算机。”

  人类已经在地球上生存了数百万年。在创建文明的历史进程中,人类不仅对周围的客观世界进行着始终不愈的思考和改造,而且也对自身的生理现象和心理活动进行了逐步深入的研究和探索。“形而下”的自然现象与“形而上”的思维活动,相互影响,相互撞击,相互交融,科学研究的焦点终于从机器与思维聚集到人脑与电脑的关系层面上。人工智能学科(Artificial intelligence) 的实质是用电脑模拟人类的智能;生物学从神经解剖的角度, 试图建立脑模型 (Brain model) 揭示大脑的机制; 认知心理学(Cogritivescience) 则从思维、记忆、联想功能特征来概括人的精神活动机理。三种不同的学科已经携起手, 形成了所谓“ABC理论”,进而构成统一的智能科学,人工智能和智能电脑也将因此在21世纪再创辉煌。

  1958年纽厄尔和赫伯特 西蒙在预言“电脑将在10内战胜国际象棋世界冠军”的同时,还大胆地预言说:
──不出10年,电脑便能找到并证明到那时还未被证明的重要数学定理。
──不出10年,大部分心理学理论将采取电脑的程序形式。

  1970年,明斯基所作的预言却有些离谱:
--“在三年到八年的时间里,我们将研制出具有普通人一般智力的计算机。这样的机器能读懂莎士比亚的著作,会给汽车上润滑油,会玩弄政治权术,能讲笑话,会争吵。到了这个程度后,计算机将以惊人的速度进行自我教育。几个月之后,它将具有天才的智力,再过几个月,它的智力将无以伦比。”

  人工智能先驱这些充满乐观的预言,除了40年后电脑战胜了卡斯帕洛夫之外,其余的直到现在依然远没有被实现,甚至引发长时期无休无止的争论和哲学意义上的思辩。人工智能虽然作出了许多令人鼓舞的工作,但在前进的道路上,还面临着相当难以克服的障碍。

  或许,21世纪的到来真的昭示着“人工智能热”的再度兴起。20016,对于全球的“科幻迷”来讲,不啻是一段令人兴奋激动的日子。以好莱坞著名导演斯皮尔伯格和已故斯坦利 库布里克合作推出的大片《人工智能》,先后在日本、美国及其他国家上演,票房价值迅速打破了《星球前传》的纪录,直逼《泰坦尼克号》。这部影片讲述的是公元2142年,一个装着人工智能软件的机器小孩大卫渴望成为真人、渴望得到爱的故事。在影片中,"AI儿童"大卫不但拥有可以乱真的人类外表,而且还像人类一样有思想,有感情,能感知自己的存在。面对茫茫人海和变幻莫测的人心,他寂寞地离开家门,踏上漫长的心路历程,希望自己有一天能脱胎换骨成为真正的人类……

  就像“深蓝”电脑击败棋王卡斯帕洛夫那样,斯皮尔伯格《人工智能》影片的上演,无异于给新世纪的人工智能科学作了一次绝妙的宣传广告,使亿万公众的目光聚焦在这一前沿科学领域上。历史进入知识经济时代后,人类社会下一次生产力飞跃的突破口将在哪里?越来越多的科学家把希望寄托于人工智能上。他们认为,人工智能将带来又一次史无前例的技术革命。现有的计算机技术已充分实现了人类左脑的逻辑推理功能,人工智能的下一步是模仿人类右脑的模糊处理能力,以及模拟整个大脑并行处理大量信息的功能,把人类从那些繁琐的重复性的脑力劳动中解放出来,去从事那些具有高创造性的脑力劳动,如科学发明和艺术创作等等,生产效率也将得到大幅度提高。

“路漫漫兮其修远乎,吾将上下以求索。”,人工智能研究既然已经踏上了艰难跋涉的征途,那么,“坚持而不懈的努力必将导致成功”──这正是第六届人工智能国际会议向全世界提出的口号。人类的思维,被恩格斯誉为“地球上最美的花朵”;会思维的电脑必将使得机器最终走进人类的心灵,在我们这个星球上绽开又一朵“最美丽的花朵”。

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